JPS59137320A - 二酸化ウラン粉末の製法 - Google Patents

二酸化ウラン粉末の製法

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JPS59137320A
JPS59137320A JP1144883A JP1144883A JPS59137320A JP S59137320 A JPS59137320 A JP S59137320A JP 1144883 A JP1144883 A JP 1144883A JP 1144883 A JP1144883 A JP 1144883A JP S59137320 A JPS59137320 A JP S59137320A
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八登 唯夫
Shoji Matsumoto
松本 昭治
Sadaaki Hagino
萩野 貞明
Shinichi Hasegawa
伸一 長谷川
Tsuneo Watanabe
渡辺 恒雄
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Mitsubishi Metal Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流動性および焼結性に優れたUo2粉末の一伸
法に191.1する。
濃縮ウランを用いた二酸化ウランU02は重要な核燃料
物ノ俺である。この目的のためにばUO2は通常、六フ
ッ化・フランUP6から出発して、その加水分解物であ
るフッ化ウラニル(UO2F2)の水溶液にアンモニウ
ム力11えて、最終的に重ウラン酸アンモニウム((N
)14)、、U2O5、A D U (!: 略記11
ル) ノ沈殿を得、これケ焙焼伽元17て得られる。
002)i’、、の溶酸よりADUの沈殿を生成する過
程は牟純ではなく、その生成条件と生成物の性J+9に
ついては多数の報告といくつかの特許(特公昭48−1
6800.特公昭50−59435.特公昭56−33
120 、特開昭57−1 ′55726等)がある。
UO2F2よりA−D Uを生成する過程では一般に一
旦7ツ化7ン%二+7ムウラニiv ((NH4)3 
UO2F、、 。
AUFと略記される)が生成し、ついでこれがADUに
転化すると考えられているが、これまでの有力な考え方
では、特公昭53−53120に記されているように、
良好なUo2粉末を得るためにはUO2F2の錯化、即
ち、AUFの生成は極カ避けるべきものと考えられてい
た。
然しなから本発明者の研究によると、こネオでの報告と
は異々す、一旦へ面体形状のAUFを生成させ、この八
面体形状を維持したま1アンモニアを添加してADUに
転化させた方が良質のUo2粉末が得られることが判明
した。即ち、上記のようにして生成されたADUよシ得
られるUo2粉末は八面体形状を有する。この事実は本
発明者の知る限り未だ報告されていない。
即ち9本発明によれば、六フッ化ウランUF、の加水分
解水溶液に1反応系のNH870モル比が4〜乙に保た
れるよう々条件下にアンモニアを添加することによって
八面体形状のフッ化アンモニウムウラニル(NH4)3
UO2Fl+粒子からなる沈殿を生成させる第1工程と
、この沈殿を含む溶液にさらに溶液のNHs7’Uモル
比が14〜28に保持されるような条件下でアンモニア
を加えることによってフッ化アンモニウムウラニル(N
H4) s U02F !+沈殿を重ウラン酸アンモニ
ウム(NH4)2 U20?に転化することからなる第
2工程によって八面体形状の重ウラン酸アンモニウム(
NH4)2U20?の粒子からなる沈殿を得、この沈殿
を戸別、乾燥、焙焼還元して二酸化ウランUO□に転化
することからなるその粒子が八面体形状を肩する二酸化
ウランUo2粉末の調法が提供される。
本発明の方法は時間的条件を適当に設定することによっ
て連続的にも実施できる。
本発明方法によって得られるUo2粉末は八面体形状を
有し2粒径100〜200μmの均一な粉体であ凱流動
性と焼結性において従来の方法で得らカフるものよりも
優っており1割れ、かけの発生の少ない核燃料ペレット
が得られる。
本発明の方法の第1工程においてNH,、/lTモル比
が4未満であると、ウランの1部がAUFとして沈殿せ
ずに溶dシ中に残り、第2工程において微細なADU沈
殴となって好ましいUO2粉末が得られ々い。
NH370モル比が6を越えると、ADU沈1股が直ち
に生成し、AUFの八面体形状の粒子が生成せず。
したがってその形状を保ったADU粒子も生成しない。
NH4/’Uモル比が4.5〜6では部分的にADUを
生成するが、この段階においてこの程度のADU生成は
後で生成するUO2粉末の性状に悪影響を与えない。
第2工程において、 NH3,/Uのモル比が14未満
であると微細なADU粒子が生成しろ液側に移行するウ
ラン量がバ9太し、未反応のウランも残る。
N1−I3/lJモル比が28を越えてもアンモニアが
大過剰となり処理すべき量が増加するだけで沈殿の物性
上利点は々い。保持時間は、特に限定されないが短かす
ぎるとADUへの未転化A U Fが残る。
本発明の方法は特開昭57−135726の方法とは明
らかに区別される。特開昭57135726はアンモニ
アを添加して二段でUO2F2からADUを得る方法で
あるが、第1段のみアンモニアを添加しA D Uを析
出沈殿させ、第2段ではアンモニアを添加せずADU粒
子を熟成するのみである。よって2段沈殿法であっても
本願の第1段でAUFを析出させ第2段でもアンモニア
を添加1−5てAUFからAT)Uに転化する方法とは
本質的に異なる。
次に本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例1 201の容器全沈殿槽として、 UF6の加水分解01
”6+21−120 −→ UO2F2+4 )(Fに
より生成したU濃度150uのUO2F2溶液51を満
す。沈#槽を急速に攪拌しながら約30wt 、% N
H3’l+’=h度のアンモニア水を820 cc添加
することによりNHs7’jJモル比を約4として最低
1分間程度保持する。この場合。
UO2F2+41(F + 4NH40H→(NH4)
3UO2F、 + NH4F + 4H20の反応によ
り青みがかった黄色を呈した100〜200PLの粗大
な沈殿が生成する。酸化還元滴定法によるU、蒸留分離
中和滴定法によるNH,、蒸留分離イオン電極法による
Fの組成分析を行った結果はU : 56.8 wt、
% 、 NH,: 12.8 wt、%。
F : 22.5 wt、%であり、また、X線回折(
CuKα)による4傷造解析からこの沈殿はAUF((
NH4)3UO2F5)であることが確認できる。PI
Jち。
第1図はNH3/lJを種々に変えた場合の生成物のX
線回折図であるが、その(、)に見られるように生成物
はAUFと同定される。同様に、 NHB/Uモル比が
4.5から6になるようにアンモニア水を添加した場合
も上記と同様の粗大沈殿が生成し、第1図(b)、 f
c)、 fd)に見られるようにAUFであることが確
認できる、但し、 NH3/lJが5〜6では一部にA
DUの生成も見られる。上記の第1段階反応で生成した
AUF沈殿を走査型電子顕微鏡で観察した結果を第2図
fa)、 (b)に示す。(a)は65倍拡大。
(b)は350倍拡大写真である。これによれば沈殿粒
子は八面体の形状を有する。
このように第1段階でAUFの沈殿を生成した沈殿槽に
30 % NH3濃度のアンモニア水をさらに3.51
添加してNH,70モル比を21七して200分間程保
持する。この時、沈殿の色は黄色から橙色へと変化する
が、沈殿粒子は粗大粒のままであり、大きな変化はない
。そして、上記と同じ方法で組成分析を行った所+ U
 : 75.Owt、チ、 NH,:4.1 wj、%
であり、X線回折では第1図(e)に示す結果が得られ
、生成物がADUであることが確認できる。すなわち、
アンモニア水の2段目の添加では 2 (NH4) 3 UO2F i +6NH40H→
(NH4)2 U20? +10NH4F + 3 H
2Oの反応によf)AUFが完全にADUに転化したと
考えられる。捕集乾燥されたADU沈殿は大部分が10
0〜200μmの粗大粒であるため、沖過性。
脱水性に非常に優れ、また、乾燥後の粉末は非常に流動
性に優れていた。さらに2これを走査型電子顕微鏡で観
察した結果は第6図(a)、 (b)に7「−シた。
(a)fd 75倍拡大、(b)は550倍拡大写真で
ある。
八面体の形状がこの段階でも維持されている。
この粉末を窒素雰囲気中で650℃2時間加熱した後、
水素雰囲気中で760°C2時間還元を行い、 UO2
’j’(+末に転化した。走査電子顕微鏡で観察した結
果は第4図(a)、 (b)に示す。fa)は75倍拡
大。
(1))は750倍の拡大である。そこに見られるよう
に本発明−ノブ法によって得られる002粒子は粒径1
00〜200μmの八面体形状を有している。また。
流動性も非常に優れていた。
このUO2粉末を金型に装填し、加圧成形を行った所、
成形体に有害か割れ、かけは見られなかった。成形体を
水素雰囲気中で1700℃4時間の焼結を行った所、理
論密度に対し95〜98%の密度のベレットが得られ2
割れ、かけの発生も見られんかった。
実施例2 51の沈殿槽にU濃度1509/lのUF、加水分解溶
液21!f満しておき、アンモニアガスを10It/1
ninの流量で吹き込み、同時に、攪拌する。この場合
、アンモニアガスと液の接触を良くするために、フィル
ターを介して液中にガスを吹込む。
吹込みを始めて12分を経過する頃から青みがかった黄
色の沈殿がわずかに生成し始め、13分位で顕著な量と
なった。この時、沈殿槽上にアンモニア臭はほとんど々
く、アンモニアガスはほぼ完全に液に吸収されたと考え
られる。アンモニアガスのロスが無かったと仮定し、1
3分迄に吸収さノcfcアンI:ニア1dを%f j9
UるとNl■、、/UモルH,で4.6であり、△L、
I I−が生成寸Z)条件である1、アンモーアガスの
吹込みをさらにξ木続−・[−イ)ど次1;p、’ K
沈殿の色がj、1Il1色つ・ら橙色へと変化し2.同
時(テ。
アンモニア基が感1へられるように庁る。約1時間半を
経過し、て吹込4を止め、生成した沈殿を走査甲子、顕
イ)゛り614;・、でイ1(11り)(シた所、第;
S4ゾと同(子(Z)八面体ノド状が砿1多1にさf’
した3、寸た2組成およびX線回折の結果から生成物が
I’、 I) Uであることが4ifj認でき71゜A
 、+01C1沈、殿を・I>i幼1僅フi−、L、て
生成L7たU02扮未は矩森′、i、−f帽〔1微鋭(
でより八面体形状を弔−4ることか確認でき、 l’j
if仙性に1じ常に優れている。さらに。
加圧成形1ん、水′+八へド1気中で17[ID℃4時
間の・焼結で95係理誦)密度のベレツ)・がイ1)ら
ノ′1.田7′tたセラミック・心、粘性をイ1す2)
こと戸閉1i ii々−(°きた1、
【図面の簡単な説明】
中71図は不屈明方法の湿式段階で生ずる沈殿のX線回
?i図でIべろ。7治1図中(a)(blc)(d)に
」フッ化アンモニウムウラニル沈、殿のそれであり、 
(elujIiウラン酸アンモニウム沈殿′のそれであ
イ)。 第2図(dノツ化アンモニウムウラニル%子の霜1子顕
微ψ写真である。 ′、′4!昌図は重ウラン酸アンモニウム粒子の市子顕
微鋳、′q直である。、 q! 4図1〆−に酸化ウラン粒子の′I¥]、子頒微
境74.貞である3、 烏πI−出願人 モ菱金属株式会社 三景原子燃別株式会社 代理人 プ但ji、1士松井政広 第1図 、ヲ 40’          30°         
zO8(,1) 似 1o・        ()゛) (1,+  ) 手・ん゛[i抽市書 昭和59で1.・1月24[1 4”’I”  fM  庁 J=  自   ン゛1 
  ]づ  千1l  人ミ 殿1111イ′1の表示 昭(158年  1寺 =f′F  [1jri第0川
7148す2、発明の名称  二: lqQ化ウラン粉
末の製1人3 補止をする者 事件との関係 !痔訂串;顧へ il  所 束卓都千代[B区大丁町−Yl5”r’ 
2 >弓L(、−8(名称)  ((326)  二4
菱令(乍(朱i(、伝・Yl、外 1.・ろ、)4、代
理人 5 補1「命令のト1付  白うt。 fi、  t’1liil(+・こよりl曽力11する
発明の数7 補1−fEの対象 明細Hの発明の詳細な
説IJJのtF石袖[l二の内容 明細β)第5頁第11イーJにrloO〜700p、m
」とあるを[180〜500μmjと訂正する。 以1−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 六フッ化ウランUF6の加水分解水溶液に2反応
    系のNH370モル比が4〜6に保たわるような条件下
    にアンモニア全添加することによって八面体形状のフッ
    化アンモニウムウラニル(NH4) 3 UO2F *
    粒子からなる沈殿を生成させる第1工程と、この沈殿を
    含む溶液にさらに溶液のNU3/Uモル比が14〜28
    に保持されるような条件下でアンモニアを加えることに
    よってフッ化アンモニウムウラニル(NH,) 3UO
    2F、沈殿を一東ウラン酸アンモニウム(NH4)2 
    U20?に転化することからなる第2工程によって八面
    体形状の軍ウラン酸アンモニウム(NH4)2U20□
    の粒子からなる沈殿を得7この沈殿をP別、乾燥、焙焼
    還元して二酸化ウランUO2に転化することからなるそ
    の粒子が八面体形状を有する二酸化ウランUO2ノh7
    床の製法。 2 特許−1′−求の範囲第1項に記載の4(す法であ
    ってアンモニアの添加をアンモニア水によって行なう方
    法、1 6、特許請求の範囲第1項に記載の製法であってアンモ
    ニアの添加をアンモニアガスによって打身う方法。
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