JPS5965289A - 核燃料製品の改良された製造方法 - Google Patents

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】 発　　明　　の　　分　　野 本発明はレラミツク技１Ｋ・１おＪ、び粒状酸化物材料
からの焼結体製造に関りるものである。更（こ詳しく行
えば本発明は、粒状レラミツク′＋Ａわ１の固形物を製
造Ｊる方法であつ−Ｃ１かかるレラミツクオさγ子を後
続の焼１ｉ’ｉ　ｔこよる一体化に際しく１１ｖ扱（１
σ〕容易な凝集）コー縮体に成形づるＴ程を含むような
方法（こ関する。Ｆｌに本発明は、二酸化ウランを金石
り−る粒状レラミツク＋Ａ　Ｍ３＋から核燃料製品を製
造りることを目的どする。

関連出願の説明 本発明は、ジョージ・］−ル・ゲインズ・ジコニア、バ
１〜リシア・エイ・ピ）ルンテ、ウィリアム・ジエイ・
ワード■、ピータ−・シー・スミス、ティモジ−・ジ」
−イ・ガリヴアンおよびバリー・エム・ラス力（Ｇｃｏ
ｒｇｃ　Ｌ　、　Ｇａ１ｎｅｓ　、　、）ｒ、、Ｐａｔ
ｌ゛１ｃｉａへ、　Ｉ）ｉａｃｃｎｔｃ　、　Ｗｉｌｌ
ｉａｔｎ　　Ｊ、Ｗａｒｄｍ、　Ｐｅｔｅｒ　　Ｃ，Ｓ
ｍ１ｔｈ、　ＴｉｍｏｔｈＶ　　Ｊ、　Ｇａ１ｌｉｖａ
ｎ　＆　　ｌ−１ａｒｒｙ　　Ｍ、　Ｌ　ａｓｋａ）の
名義で１９８１’″年１２月１７日に提出されＩζζ米
国式６′出駅（第３３１４９２号並びにショージ・土ル
・ゲインズ′ジーＬニアＪ３よびウィリアム・ジエイ・
ワードＩＩＩ（ＧｅＯＩ’（１０ｌ−、Ｇａ１ｎｅｓ　
　、　　Ｊｒ　　、＆　　　Ｗｉｌｌｉａｍ　　ｔ、Ｊ
、Ｗ旧゛（ｌＩ［［）の名義で１９８１年６１１１１５
０に（；を出されＩこ米国特訂出願第２７３９００日に
関連−リ−る６のである。上記出願１まいずれも本願の
場合と同じ譲受人に譲渡されてＪ３す、またそれらの明
細内の内容は引用によって水明１ＩＩＩｖ中にイ）１合
されるものとり′る。

発　　明　　の　　背　　ξ１ 核分裂１ｊ１の１ム籟ｉ　１’χ口、１、ウラン、ゾル
１−ニウムｄ３よびｌ・リウムのレラミツク化合物をＩ
Ｊじめと°りる様々な組成ＪｊＪ、ひ形態の核分裂１’
ｌ物貿から成っている。ｌｌ（ｉ、；Ｉ′Ｓ的光電炉用
の核燃料は、ウラン酸化物、）′ルトニウム醒化物、１
−リウム酸化物ｉＪ３　Ｊ、びそれらの混合物から成る
のが通例である。かかる商業的発電炉用どしＣ一般に最
６りｆ適でありかつ１δ川され−Ｃいる核燃料物質は二
ｎ〉化ウランである。二酸化ウラン【よ少ｒ１ｉのその
仙の核燃ｒ３１物質と混合されることがあり、また中性
子束制御用の添加剤（たとえば刀トリニウム）を含イ１
りることもある。

商業的に生産されＣいる二酸化ウランはかなり多孔質の
微細な粉末であって、そのままでは商業的発電炉にＪ３
いＣ使用りるのにｊ内さない。わ）未払の二ｌ′ｌす化
ウランを商業的発’Ｃｉｉ炉の燃料として使用づるのに
適した形態に転化Ｊるためｔこ１．）ｔ々な手段が１１
１１発されかつ使用されできた。７；１用されＣさた技
術の一例は、二酸化ウランＴＩ）来月わ１の適当な３」
法の塊状体を高温下で焼結りることにより、個々の粉末
粒子間に強固な拡散結合を形成リ−るというものである
。

いずれにしてしこのＪ：うな焼結技術にＪ３いては、予
めぽらの粉末粒子を特定形状の圧縮体に成形りることが
必要であり、しかもかかる圧縮体は取扱いＪ５よび焼結
操作に耐えるだけの強度および結合性を持った自己保持
性のものでなければならない。

不良率を十分に低く抑えながら、以後の取扱いや焼結に
耐えヤするだ（）の強度および均質性を持った凝集圧縮
体を微細な粒子から形成りる作業は、核燃料業界にＪ３
いて大きな関心を集める（ｔｌｌ究題目であつＩ〔。

わ）未加工時に従来常用され−（ぎた有機結合剤また【
よプラスデック結合剤は、核燃料加工作業にＪ３いては
不適当であると考えられている。たとえば炭素のごとき
結合剤残渣が焼結核燃料製品中に持込まれることは、原
子炉用途にとって計容でき゛ない。その上、粒子間に有
機結合剤が存在づることは焼結に１県して粒子間に強固
な拡散結合が形成り−るりを妨げ、また焼結製品の密度
に悪影響を及ぼ１０更に、焼結に先立つで結合剤または
それの分解生成物を完全に除去りることは！ｌ’：ｊに
難しいから、核燃料の：製造に際し−Ｃ費用のかかる追
加の作業が茗ｉ　′Ｊ２と４．るのが通例である。

そのため、結合剤の助りを借りづ゛に二酸化ウラン粉末
をへ゛１圧縮りることにｊ、つ−Ｃ適当な寸法の未焼結
圧縮体を形成りるのが常法ひあった。しかしながら、結
合剤を含２Ｌ４１いこのＪ、う４Ｃ木焼結圧縮体は強度
が小さいから、高い不良率やスクラップ＋Ａ　ｆｉ”ｌ
のリリイクルのために１「シめＣ多くの費用がかかる。

本発明の場合と同じ譲受人に３１Ｇ渡された１９７７年
１２月６　Ｅｌ付のガリヴアン（Ｇａｌｌｉｖａｎ　）
の米１ｊ、＋　１：“ｊ　ｉｉ’ｌ第Ａ　ＯＣ３１７０
０４明に１１１告中には、１皇子炉用粒状核燃Ａ！１物
買の焼結ペレツ１〜の製造を改善りる特殊な（Φ類の逃
散性結合剤か開７Ｊ＜されている。

この特ｒ１の逃散性結合剤は１イられる核燃料製品を汚
染りることなしに作用し、しかも焼結に際して焼結ペレ
ットの多孔度に悪影響を及ばづことなく粒子間に右動な
結合が形成°りることを可能に覆る。

上記の米国特許第４０６１７００号以外に、やはり本発
明の場合と同じ譲受人に譲渡された米国特ｈ′Ｆ第３８
０３２７３．３９２３９３３　Ｊ３　Ｊ、び３９２７１
５’１号らまた、原子か用の核分裂性粒状セラミック材
ｒ３＋から核燃Ｍ”ｌベレッ１〜を製造りる分野におり
る重要な問題に関連している。

米ｌｌ特Ｗ［第４０６１７００号明細内申に開示されて
いるような従来の技術や手段は、ある秤の条件や情況の
下では不８，２　Ｗｐあることが判明し−Ｃいる。たど
えぽ、上配持訂の逃散性結合剤を用いた場合、二酸化ウ
ラン″ｔ５）末の配合条（’ｌや粒子特性にかかわりな
くペレヅ（・の強度Ｊ５よび結合性に関しＵ　−４％、
ｌした結果が得られるとは言えないことが認められた。

りなわら、配合時の撹拌度、相月海１度や温度、Ｊ３よ
び貯蔵７５１間の厳密さ、並びに材Ｖい表面積Ｊ５Ｊζ
び含水ｍのような二酸化ウラン粉末９・′ｆ性の仝゛Ｃ
が、逃散性結合剤によってイ４与される物理的屈ｆ１の
均一性／ａｌ！Ｉｌらかに低下さける要因となり１１〕
るのである。

前述の米国特許出願第３３１４９２おＪ：び２７３９０
０号明細書中に記載され１ｃアミン型の逃散性結合剤は
、二酸化ウランから成る粒状セラミック材料の加工特性
およびそれから形成された圧縮体の物理的性質に顕著な
改善をもたらすことが判明している。

しかるに上記のごとぎ従来の手段は、二酸化ウラン粉末
から成るある種のセラミック材料に固有の脆性を緩和す
る点１、すなわち耐破砕性の大きい凝集圧縮体に至るま
で一貫して迅速に圧縮成形することを可能にする程度の
塑性をかかる材料に付与する点では不十分であった。

さて、本発明はセラミック材料に特有の脆性に関係する
ものであり、かつまた粒状のかかる材料を圧縮成形づる
際にそれがもたらず問題ｄ３よび得られた成形品におい
て起こる問題に関係するちのである。公知の通り、一般
にセラミック材料は塑性よりはむしろ脆性を有づる。す
なわち、塑性材料の場合には加わる圧縮応力が増加して
破壊点に近づくに従って徐々に変形が起こるのに対し、
セラミック材料はほとんど変形を生じない傾向がある。

ところが、破”ｔ’Ｑ　ｓ’、、ｉに達するど突然に破
壊が起こり、それによっＣ生じた割れ目が即座に全体に
広がっＣ破砕を引起こり゛のである。レラミックＨ料の
このような非降伏性Ｊ＞　Ｊ：び破壊特性を示づ−もの
としては、ガラス球の［４’＋’が適例Ｃ′ある。伯方
、塑性月料は圧縮応力の増加に伴って徐々に撓みそしＣ
変形し、・１ゝ）かで破壊点に達づるど破壊を起こづ。

その場合で・も、生じた割れ目が広がる速度は遅く、し
かも仝イホの破砕をしたらず程度にまＣ進行しないのが
１−−通である。従って、塑角型の材料は脆性４１′！
の材料よりも圧ワｉｉ成形を施し易いゎｌ　’ｒある。

このように、二酸化ウラン粉末に同右のｌ１ｆＧ性（ま
たは塑性の欠如）は圧縮成形操作を施り際に重大４１問
題を引起こし、かつまた成形品の性７′１にＪ３いて重
大な欠点を成す。

発　　明　　の　　概　　要 本発明は粒状セラミック材料から凝集圧縮体を製造する
方法を提供りるものぐあっｃｌががる方法は全体の加工
時間が短縮されかつ圧縮成形中の粒状セラミック月料に
塑性が（−Ｊ”Ｊされること（′？ｌなわら、それの１
１１６．性が緩和されること）を４？ｊ徴どりる。−で
のために本発明のジノ法は、加工装置の内Ｔのごどさ１
°？ｊ閉容器内に１１’、　１ｉ’１成形川の粒状レラ
ミック４Ａ　ｌ’：＋を装入し、そし１（の中に保持さ
れでいる間に粒状レラミック月１’ｌの含水【１１を圧
縮成形に適し！ζレベルに調整りる工程を包含りる。必
然的に、本弁明の方法は）↓Ｉ定の諸成分に作用を及ぼ
リ一連の操作を含むが、１１１Ｃｂ規定の含水量を右り
る粒状Ｌ！ラミック４Ａ　１：１の圧縮成形に先Ｓ’Ｌ
−）’ＣＣ酸成分密閉容２：り内に保持しながら配合ｄ
３よび含水量調整を？−Ｊうことは本発明にどつ（不可
欠のものぐある。。

発　　明　　の　　目　　的 本発明の」−たる１−１的は、粒状レラミツク拐石の圧
縮成形を容易にりる１（９作を包含しながらもかかる＋
、Ｉ　Ｊ’≧１の調製Ｊｊ　Ｊ、び圧縮成形を１１］い
速度で実施りるためのｌＪ法をＩｉｉ：　’ｌｊｔりる
こと（こ（しンる。

また、粒状レラミツク材料の脆＋１を緩和しかつかかる
拐１１に塑性をイ・」ｌｊりるための一層迅速な手段を
提供し、それによりほとんど全ての圧紺１条件下におい
て不良率を低下さＵながら高速で粒状レラミック伺おＩ
の圧縮成形が（ｊえるようにりることも本発明の目的の
１つである。

更にまた、二酸化ウランｉ５）木を○む粒状レラミック
材料の圧縮成形によって凝集圧縮体を形成Ｊる作業を容
易にし、しか−し圧縮成形およびそれ以後の工程にＪ′
３いてかかる凝集圧縮体（およびイれの焼結製品）が示
り°耐破砕性や割れ目のｊ」行に幻りる抵抗性を１１η
人さＵるための方法を提供りることも本発明の目的の１
つである。

更にまた、二酸化ウランを含む粒状レラミツク月利の圧
縮成形によって凝集圧縮体が形成りる」、うな核燃オ′
々１ペレッ］〜の一層迅速な製造方法であって、未焼結
の凝集圧縮体またはそれの焼結製品の破砕に原因づる不
良品を最少限に抑えながら高速でｊ」−綿成形が行える
ような方法を提供りることも本発明の目的の１つである
。

本発明は、後続の焼結作業に際して除去されるような逃
散性の結合剤を用いて粒状レラミック材石からペレット
状の核分裂性核燃わ１製品を製造りるためのｙＪ法に関
りる。かかるｙノ法は、二酸化ウラン粉末を含む粒状レ
ラミック’ｔＡ　’Ａ’″−Ｉど逃散性結合剤（たとえ
ばアミン化合物と重炭Ｍ　）’ンモニウムどを含む４Ｊ
　′Ａ３＋　＞との配合物を圧縮成形することによっＣ
適当な刈払の凝集圧縮体を形成し、次いひかかる凝集Ｉ
」縮体を焼結りることにＪ、っ（Ｄ：ｉ子方１℃゛の使
用に適した核分裂性核燃料物質の一体構造物を形成Ｊる
ｉｔｉ　Ｉ稈を含んＣ′いる。

本発明にＪ３い−Ｃ使用δれる粒状レラミック核燃別物
質はＩ皇子炉内Ｃ核燃オ′３１として使用し得る各種の
物′Ｃ″１から成るｂのＣあっＣ１その中にＣよウラン
、プル１〜ニウムＪ３よびＩ〜ツリウム６４化物をはじ
めどりるレラミック化合物が含まれる。なＪ５、好適な
燃Ｍ’ｌ用しラミック化合物としてはウラン酸化物、プ
ル１−ニウム酸化物、トリウム酸化物およびそれらの混
合物が挙げられる。

本発明にＪ３いて使用される粒状レラミツク核燃わ１物
ｖ１はまた、ガドリニウムから成る中性子東密度Ｋ１１
ｌ　ｆｌｔ４用の中性子吸収材のごどき各種の添加剤を
含有ＪることもＣぎる。

本発明にａ３いて使用りるのに適した逃散性結合剤は、
前述の米国特許出願第３３１　ＩＩ　９２　ａ３よび２
７３’）００ＪＩ′″ｉ明細宍中に開示されたアミン含
イ］化合物と前述の米国特許第４０６１７００号明ｆ１
１１１η中に開示された結合剤組成物の中から）バばれ
た化合物との複合物を包含するものである。上記の混合
物成分以外に、結合形成反応を６ｐ進Ｊるための水が）
イε加される。

本発明の結合剤を構成づる複合物中のアミン化合物成分
はアミンの炭酸塩およびカルバミド酸塩から成る群より
足ばれたもので、その具体例としＣは、］ニヂレンジア
ミン、モノメヂルアミン、３゜３−ジアミノジブ１」ピ
ルアミン、１．【３−シアミノブ］」パン、１，６−ジ
フ７ミノヘニ１−リン、１）−ブヂルアミン、ジエヂレ
ントリアミンＪ３よび１，７−ジアミノへブタン等の炭
酸ｊｌ’ｌＸまたはカルバミド酸１品等が挙り゛られる
。

本発明の結合剤を構成する複合物中の米国特許第４０６
１７００号山来の成分は、アンモニウム陽イオンと炭酸
イオン、単炭酸イＡン、カルバミド酸イオンＪ５よσそ
れらの混合物から成る？＋Ｙより薫Ｌ；ｒ　４′ｔた１
（２イＡンどを含有りる少なくとも一種類の化合物まｌ
こはイれの水和物から成るしのＣ′ある。

かかる）′ンしニウム含イ１化合物の具体例としては、
炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム、重炭酸カルバ
ミド酸アンモニウム、レスギ疾１１Ｑアンモニウム、カ
ルレバミド酸アンＵニウｌＸ等が挙げられる。

本発明の結合剤を１１４成−りる複合物のアミン型成分
ｄ３よひアン七ニウｌ＼含有成分は、はぼ相等しい重；
１１比率Ｃ使川り−ることがθｒましい。とは言え、こ
れらの結合剤成分の重量１ヒ率は約１：２から約２：１
まＣの範囲内Ｃ変化しＣしよい。

本発明の結合剤を１１１１成りるアミンも°１構成とア
ン七−ウム含イＪ成分との複合物は、粒状じラミック核
燃Ａ′８１物質の！′ｉ′！量を阜ｒ（ことして約０．
５〜約７〈重量）％の割合で使用される。使用量が約７
（重量）％を越えた場合、一般にそれに見合った結合力
の増大が１１１られないというばかりでなく、所望の利
点を損う望ましくない結果や多量の結合剤に要づる費用
の増加が生じることに６なる。

アミン化合物とアンモニウム化合物どの複合物は初期に
ｄ３いて気孔形成効果を示Ｊことがあるが、このような
効果は成分間におりる結合形成反応の完了と共に消失り
る。水の添加（ま、かかる反応の速度を；：１め−Ｃ気
孔形成効果の持続時間を実！′１的に９１ｉ７縮し、そ
れにより混合成分中におりる効果的な結合機ｊ、ｊ、ｔ
、の発現ｄ３よび適当な密度の達成をもＩこらター。

本発明に従えば、周囲人気に対しＣ開鎖Ｊることににり
その内容＋ａおよび内容物を外部条件から１１１＋ｉ離
鴻１ｇｉ　”Ｊることのできる密閉容器（たとえば適当
な加工装置の内室）内に二酸化ウランわ）末を含む粒状
レラミック核燃料物質が装入される。！ｌ１４型的な装
置としＣは、内容物の含水量を調整り−るための手段を
Ｖｔ１節した密閉）■へ合掌を右づる混合装置が挙（ｙ
られる。次いて“、かかる粒状レラミツク核燃刊物！′
（に上記のごとき逃散性結合剤が水とＪ（に添加され、
そし℃実′Ｃ（［的に一様に配合される。

次に、規定の含水量レベルを達成りるための任彦適宜の
手段（たとえば規定レベルを越える過剰量の水を蒸発さ
Ｕること）により、粒状レラミック核燃オ′１物Ｖ（ど
添加された結合剤どの配合物中におりる含水ｈ１が配合
物１００万重賞部当り約５０００中１？１部以下にｉ［
１１整される。４ｆお、好適４［含水量範囲（ま約１０
００〜２０００１１Ｄｍ−Ｔ：あり、また特にり（適’
ｃｈ　２水量は約１５００±２００１）Ｉｌｍ　Ｆある
。その後、本発明によって規定された約５０００中１？
１十の含水量を右Ｊる粒状レラミック核燃お１物′Ｃ′
（と添１」１１された結合剤との配合物を密閉容器から
取出し、次いＣ゛当業界の常法に従って圧縮成形りるこ
とにＪ、す、）？１当な＼１法の凝集圧縮体が形成され
る。本発明の／Ｊ法にＪ、れば、十記のごとき配合物の
迅速な、ｉｌ、“１製ＪｊＪ、びに；１速連続牛産川の
回転式プレス装置にＪ３１ノるそれの効果的使用が可能
となる。

こうしく　’ｉ：Ｊられた凝集圧縮体を当業界の常法に
従って焼結づることにより、結合剤が駆逐されかつけラ
ミック粒子が均質な連続体としＣ一体化される。その後
、通例ペレッ１〜状を成す焼結製品は目的の用途に応じ
て規定された寸法にｌｉｌ＋削される。

独立に、あるいは逃散性結合剤と一緒に粒状レラミック
核燃れ物質中に導入される水は、本発明の要求条件を）
＾ｊ足りるために除去リベさ水のＬｌｊを低減させる目
的からひきるだり少なくりることが好ましい。添加され
た水は、結合剤を粒状レラミック核燃わ１物Ｔ１中に一
層効果的かつ迅速に分散さけ、ぞしで従来技術に＋３い
て公知のことぎそれの結合機能を発揮さけるために役立
つ。

更にまた、水ｉＪ３よび結合剤の導入に先立ち、粒状レ
ラミック核燃お１物質中に多少の水が既に存在しＣいて
も差支えない。いずれにＵよ、粒状セラミック核燃料物
質と結合剤との配合物中にＪ＞　４Ｊる含水ｊｉは圧縮
成形Ｔ稈を通じて約５０００１１ｐｍ以下の規定レベル
に調整維持しな（プればならないのである。

添加されＩこ結合剤の配合および含水量の調整は、粒状
レラミック核燃料物質、結合剤および水を収容りるため
の密閉容器を右しかつその内部に［−乾式−１の混合手
段を具備ＣＪ−る任意適宜の加］ニ装置を用いて行うこ
とができる。かかる装置の具体例としては、流動ｈ’Ｊ
　ＩＮ合ｖｌ！、スラブブレンダＪ３よびリボンブレン
ダのごとき密閉形低剪断混合機、並びに振動ミル、ボー
ルミルａ３よび遠心ミルのごとき密閉形高剪断、したは
強力混合医等が挙げられる。

好適４１加■装置は、本発明の揚台と同じ譲受人に譲渡
された米国特許第４１（５８９１４おＪ：び４１７２６
Ｇ７号明細τ１］中に記載され−Ｃいるような形式の流
動層混合践ｒある。

密閉容器内に存在りる粒状レラミツク核燃料物τ′［と
添加された結合剤との配合物中におりる含水ｈ）を杓り
　０００１１＋１１１１以下の所要レベルに調整りるた
めには、その中に保持される水の量を調節し得るもの（
・あれば１［ハ、適宜の手段を使用Ｊることができる。

たとえば、配合物の湿度を上昇させたり、周囲湿度を調
節したり、比較的乾燥したガスを配合物中に通したり、
あるいはそれらの方法を適宜に組合ｖ−Ｕ実施したりＪ
ることにより、水を蒸発さぜ゛Ｃ除去°りることができ
る。本発明の好適な実施の態様に従えば、流動層混合機
内において成分の配合Ｊ３　、ｌ、び配合物の含水量の
調整がｉｊゎれる。

この揚台、配合物の含水ωを所要レベルに調整り−るた
めに必要な蒸発は流動化ガスの利用によって達成される
ことになる。

加工装置の密閉容器内に＋３い−Ｃ水のひ在下で粒状セ
ラミック核燃ｒ１物買ど結合剤どを配合しかつ配合物中
に含まれる水の量を調整Ｊ−る操作は、通例約１２０分
以下という比較的短かい）１１）閉時間で効果的に達成
りることかできる。このように７．ＴＩがい８１Ｓ留時
間にもかかわらず、逃散性結合剤には効果的な結合１幾
措を生み出さけると共に、レラミック粒子の脆性を変化
さけることによりそれに塑性を（＝Ｊちし−ＣＪ［綿成
形を容易に覆ることが可能である。

粒状レラミック核燃料物質と添加された結合剤との配合
物中におりる含水量を本発明の所要レベルに調整した後
、それを維持しながら配合物を圧縮成形づることによっ
−Ｃ凝集圧縮体が形成される。

そのためには、前述の米田特訂Ｊ３よび特訂出願明細内
をはじめど゛りる文献中に記載されたｊ；うな当室技術
に基づく実質的に任意の有効な手段または装置ｉ／ｊ＋
を使用りることがぐさる。

次に、ＩＴ：綿成形された＊、′ｊ含ｆｉｌｌ含石粒状
はラミック杉燃石物ｖ′］から成る凝集圧縮体を焼結り
れば、結合剤は駆逐され、かつレラミツク粒子は実質的
に一層４１１七度、比較的大きい強度および良好な耐破
砕１１を右りる実υ′］的な連続体として一体化される
。

木ざｔ明のｌノ法を・実施覆るだめの好適な手順を承り
実施例４以下に述べる。

実施例　１ 米用１２＋　ｉ＋’ｌ第１１１６８９１／Ｉ月明細７七
中に開示されＣいるような流動に１１混合１幾の１＝閉
混合室内に、実７′１的に一様な粒度に粒状化された１
２０ｋ（］の濃縮二酸化ウランわ）末を装入した。かか
る混合機内に、！〕０　（重（＋１）％のニブーレンジ
アミンカルバミドＭ塩と５０く市♀）％の重炭酸アンモ
ニウムとの微細な均質混合物を二酸化ウラン粉末の３（
重量）％に相当する３６００’ｊの量だり添加した。

混合（幾を十分な時間にわたり運転りることによっＣ上
記成分の均Ｙｌｊ　ｌ、配合物を得ｌｃｏ次いで、内容
物の流動化を伴う）Ｉ〜合操作を続ｔノながら、内容物
の表面］・に位置りる超古波ノズルを通しｃ６２５Ｑｐ
ｐｔｎ　　［二酸化ウラン粉末の０．６２５（重ｉｉ１
．　）％］の水をゆっくりど添加した。水の添加後、工
ヂレンジアミンカルバミドｆｆｌ＜　塩と重炭酸アンモ
ニウムとの結合剤生成反応を促進さＵるため、配合物を
１時間にわたって湿った状態に保った。次いぐ、流動化
カスを１１１ひ流しＷ３めるど共に、水の除去を促進す
るため加熱器を用いＣカスのａ、ａ度Ｋ・１５０″Ｆに
高めた。高温ガスによる流動層混合を１時間にわたって
続りた後、配合物を取出し連続生産用の回転式プレスに
Ｊこり約２２０００〜２５０００ボンド／平方インチの
圧力下で圧縮成形を行った。そして直径ｊｊ向圧縮試験
により機械的性′ｉ−１の評価を行った。１ｑられた結
果は下記の通りである。

経　　過　　１１°１　　間 結合剤（エチレンジア ミンカルバミドｒ１男瘍十 手炭酸Ｚン１じシスにと ｄ３Ｊ、び水の添加 １升；Ｉ（強さ　　　　　　　　　３ｊ）ｌ）Ｓｉ　　
　　’Ｉ　９ｐｓｉ　　　　ミ）２１．＋ｓｉ　　　　
Ｅ＞９ｐＳｉ塑１（１変形　　　　　　　　２Ｃ３μ　
　　２（′）μ　　　２２μ　　　３８μ総合変形　　
　　　　　　４６μ　　　５）；）μ　　　５）５）μ
　　　７．３　ＩＩト３　（割れの鈍化）　　　　１．
０ｆｔ　　’　０．７！３１１０．４７ノ　　３．３μ
結合剤無竜姐 （Ｌ）０２の力） 引張強さ　　　　　　　　３Ｑｐｓｉ　　　　　　　変
化なし実施例　２ 流動層）１５合機内において各１２０ｋｇの濃縮二酸化
ウラン粉末を５０（重ｆｉ）％のエチレンジアミンカル
バミドＭ　ｊ！ｌｌｉと５０（重量）％の重１匁酸アン
モニウムどの混合物と配合り−ることにより、複数の配
合物を調整しＩこ。なａ３、上記混合物の使用量は二酸
化ウランｉ５）末の小量を害、Ｘ準としく３（重量）％
であ−）ノこ。ぞれに下記のごとき様々なＧｉの水を添
加しｌご。配合Ｊ５よび水の添加は実施例１の場合どｌ
＋’ｉＪ様にしく行った。その結果としＣ残留気孔形成
効果を除去覆るために要する時間が短縮されることは、
下記の表中に示されている。なお、好適な焼結密度はＪ
ｊｖ論値の９３ｉ、５〜９６．５％である。それより低
い値は気孔形成効果の存在を表わしている。

水の添加量（叩ｍ　）　　　　　焼結畜１ｆｆ（理論値
の％）０　　　　　９２、３　（３ＦＥＩ）　９３．７
　（８日）９５．５　（２０Ｂ）６２５０　　　　　９
２．７　（１日）９４．２（４日）９５．１　（１２日
）９１６７　　　　　９５．９　（１日）９５．９　（
２ＣＩ）≦：）！Ｊ、　８　（５１Ｅ）

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法の諸工稈を図示したフ１」−シートで
ある。 待ム′Ｆ出願人 １ネラル・エレクトリックカンパニイ 代理人　（７６３０）生　沼　徳　二

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、、（ａ）二酸化ウランを曾む一定量の粒状レラミッ
   ク核燃料物質を密閉容器内に装入し、（ｂ）前記密閉容
   器内に存在Ｊる前記一定量の粒状レラミツク核燃料物Ｖ
   （に逃散性結合剤および水を添加して配合し、（ｃ　）
   　１’＋ｉｉ記密閉容器内に存在りる前記粒状レラミツ
   ク核燃料物質と前記逃散性結合剤との配合物中におりる
   含水量を前記配合物１００万重量部当り約５０００重量
   部以下に調整し、次いで（ｄ）こうＬ／　’Ｔ得られた
   約５０００　ｐＨｍ以下の含水量を右り−る前記配合物
   を圧縮成形りることによって凝集圧縮体を形成づる諸工
   程から成る結果、前記粒状セラミック核燃料物質に塑性
   がイ・」与されてそれの加工が容易になることを特徴と
   する粒状セラミック核燃料物質の凝集圧縮体の製造方法
   。 ２、前記配合物中にｄ３りる含水量を約５０００Ｄ１１
   ｍ以下に調整づる前記■稈が前記水の添加から約２時間
   以内にＪ５いＣ実施される特−７ｉ′［ｎ？ｊ求の範囲
   第１項記載の方法。 ３、前記逃散性結合剤がアミン化合物とアンモニウム化
   合物どの複合物を含む特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ４、前記逃散性結合剤がアミンの炭酸塩およびカルバミ
   ド酸にａ　ｌ）”う成る１１丁より選ばれた少なくとも
   １４Φのアミン化合物を含有りる特許請求の範囲第′１
   瑣記載の方法。 ５〕、前記逃散性結合剤がエチレンジアミンおＪ：び重
   炭酸アンモニウムを含有“リ−る特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ６、前記逃散性結合剤が１ｊＦｊ記オさシ状しラミツク
   核燃料物Ｙ′１の重Ｉｉ′Ｌを基準とじで約０．５５〜
   約７（重量）％のアミン化合物を含有する特ｉ’ｌ’　
   ：ｉ’を求の範囲第１項記載の方法。 ７、前記逃散性結合剤が、アンモニウム陽イΔンど炭酸
   イオン、重炭酸イオン、カルバミド酸イオンＪ５よびそ
   れらの混合物から成る群より選ばれた陰イオンどを含有
   りる化合物またはそれの水和物並びにアミン化合物を含
   有Ｊる’４！■ｙ’ｌ請求の範囲第１項記載の方法。 ε３．（ａ）二酸化ウランを含む一定ｆｆ１のハ”１状
   レラミツク核燃料物ｔ！、ｔを五含榔の密閉容器内に装
   入し、（ｂ　）前記密閉容器内に存在りる前記一定量の
   粒状セラミック核燃料物質に逃散性結合剤および水を添
   加しＣ配合し、（Ｃ）前１．ピ密閉容器内に存在りる前
   記ネイｆ状しラミック核燃オ′；１物貿と前記逃散性結
   合剤どの配合物中にＪ３りる含水量を前記水の添加から
   約２時間以内に前記配合物１００ＴＪΦ量部当り約５０
   ００重量部以下に調整し、次いＣ（ｄ　）こうして行ら
   れた約５０００ｐｐｍ以−トの含水量を右ザる前記配合
   物を圧縮成形りることにＪ、って凝集圧縮体を形成する
   諸工程から成る結果、前記粒状レラミック核燃斜物質に
   塑性がイ」与されてそれの加］二が容易になることを特
   徴とりる粒状レラミック核ブノ：　Ｘ：＋＋物賀の凝集
   圧縮体の：饗）ＬＩｊ法、１９、ｉ’＋ｉｆ記逃散性結
   合剤がアミン化合物Ｊ＞よびアンモニウム化合物の水溶
   液を含有号−る特；１′［請求の範囲第８３　］Ｊｉ記
   載の１ノ法。 １０、前記逃１１（↑１１か一１合剤が、アミンの炭酸
   １．７Ｘ　Ｊ）よびカルバミド酸１＝から成るＪｉＹ　
   Ｊ、すｊｖばれた少なくとｂ　Ｉ　Ｋ・［・のアミン化
   合物並ひにアンし−ラム化合物を含有Ｊる１７１訂請求
   の範囲’Ｊ　８’　］４’ｊ記載の方法。 １１、前記逃散性結合剤がニ１．チレンジアミン力ルハ
   ミド酸塩Ｊ３Ｊ、び重炭酸アン［ニウムを含有づる’Ｉ
   ’■１ｉ’１品求の範囲第ε３項記載の方法。 １２　、　ｎｉ＋記逃散性れ１３合剤がｌｊｑ記粒状レ
   ラしツク核燃Ａ′ｚｌ物ｉ：’、ｉ　（７）重量ヲ１＜
   　Ｑ（トＬ　’（約０　、５〜約７（手１ｊ））％のア
   ミン化合物を３石りる特８′［請求の範囲第ε３　ｏ“
   ！記載のツノ法。 １３、前記配合物中にＪハノる含水ｈＸを約５０００１
   １１）Ｉｎ以下にｉ、１４整りる前記工程が前記水の添
   加から約１時間１′Ｊ、内にＪ５いＣ実施される特許請
   求の範囲第８　］ｒ、＋記載のツノ法。 １４．１）ｑ配逃散性か、＋１合剤が、炭酸アン−しニ
   ウム、重炭酸アン−［ニラｌ＼、小炭酸カルバミド酸ア
   ンモニウム、レスギ炭酸アンモニウムおよびカルバミド
   酸アンモニウｌ＼から成るＺ１１′より）バばれた少な
   くとも１種のアンモニウム化合物並びにアミン化合物を
   含イ１づる特許請求の範囲第８項記載の方法。 １！：５．（ａ）二酸化ウランを含む一定量の粒状セラ
   ミック核燃料物質を混合機の密閉混合室内に装入し、（
   １〕）前記密閉混合室内に存在りる前記一定ｍの粒状セ
   ラミック核燃刺物買に、アミンの炭Ｍ　塩Ｊ３よσカル
   バミド酸Ｊｎから成る１１Ｙより）バばれた少なくとも
   １種のアミン化合物を含イコする逃散性結合剤と水とを
   添加して配合し、（Ｃ）前記密閉）１へ合宇内に存在り
   る前記粒状レラミツク核燃利物質と前記逃散性結合剤ど
   の配合物中にＪ３りる含水ωを前記水の添加から約２時
   間以内に前記配合物１００万重足部当り約５０００重量
   部以下に調整し、次い′ｃ（ｄ）こうし°Ｃ１！１られ
   た約５００Ｏｆ）１１ｍ以下の含水量を右す〜る前記配
   合物を圧縮成形することによつ−Ｃ凝集圧縮体を形成す
   る諸工程から成る結果、前記粒状セラミック核燃料物質
   に塑性がイ］与されてそれの加工が容易になることを１
   ｈ徴とりる粒状レラミツク核燃お１物貿の凝集圧縮体の
   製造ツノ法。 １６、前記逃ｉｉ＋ｙ、性結合剤がアミン化合物とアン
   モニウム化合物どの複合物を合イ」りる１２０１′１請
   求の「セ囲’Ｑ′５１　ｊ）ＪＪ″！記載の１ノ法。 １７、前記逃ｉ攻１！Ｉ結合剤が丁チレンジアミンカル
   バミド酸塩を３石りる４７ｒ　１ｉ’ｌ請求の範囲第１
   　！〕ｌＪ’ｉ記載の方法。 １と３．前記逃散性結合剤が」ブ１ノンジアミンカルバ
   ミド１゛１９塩および（１１１ジｊ　ｆ、ｔ２アン七ニ
   ウムを３石りる特ｉ＋’ｆ　ｉ＋ｌ’ｌ求の範囲第１り
   項記載の）３２人。 １９、前記逃散ｆ＋結合剤が前記お°１状レラミツク核
   燃Ａ′：１物７′ｉのΦ量をも（壁としく約０．５〜約
   ７（千Ｑ％　）％のアミン化合物を含イニ１りる１”１
   泊請求の範囲第１！〕項記載の１ノ法。 ２０、前記配合物中にＪ３りる含水量を約５０００旧）
   Ｉｎ以下に調整りる前記二Ｆ稈が前１．ｄ水の添加から
   約１時間以内にＪ３いＣ実施されるＱ：ｆ　ｉｒＬ　ｆ
   、ｌ’ｆ　Ｊｃの範囲第１５項記載のツノｄ１゜ ２１、（ａ）二酸化ウランを含む一定量の粒状レラミッ
   ク核燃４′３１物聞ｋｉを況含１幾の１ぐ１閉ｆｆＡ含
   ？ｆり内に装入し、（ｂ）前記密閉）１コ合宇内に存在
   りる前記一定量の粒状セラミック核燃料物Ｔ（に、アミ
   ンの炭酸塩ｄ３よびカルレバミド酸ｊ話から成る群Ｊ、
   す）八ばれた少なくとも１種のアミン化合物とアンモニ
   ウム化合物どの複合物を含みかつ前記’）ｊｉｌ状レワ
   レラミック核燃料物質量を阜ｔ１（どして約○、り〜約
   ７（重量）％に相当覆る逃散性結合剤と水どを添加して
   配合し、（Ｃ）前記密閉＋Ｉａ合宇内に存看りる前記粒
   状レラミック核！！ｉわ［物質と前記逃散性結合剤どの
   配合物中にＪ３ける含水量を前記水の添加から約２０．
   １間以内に前記配合物１００万重（ｌｉ部当り約ｂ　Ｏ
   ００：＋、量部以下に調整し、次イ′ｃ′（ｄ）コうし
   て１Ｇられた約５０００ｐｐｍ以下の含水ｉｌ＋を右す
   る前記配合物を圧縮成形づ゛ることによつ′Ｃ凝集圧縮
   体を形成りる諸二［稈か１）成る結果、前記粒状Ｌ！ラ
   ミック核燃オ゛３１物質に塑性が（Ｊ与されてそれの加
   二「が容易になることを特徴どりる粒状セラミック核燃
   料物質の凝集用縮体の製造方法。 ２２、前記逃散性結合剤がアミンのカルバミド酸ｊ福の
   水溶液を含有する特ル′１請求の範囲第２１　］１４゜
   記載のツノｖ１゜ ２３、前１．ｄ逃散性結合剤がエチレンジアミンカルバ
   ミド酸１．！、ａ　Ｊ３よσノ７ンモーウム化合物を含
   イ］°りる１４泊請求の範囲第２１拍記載の方法。 ２４　、　ｉ’＋ｉｊ記逃１１シ竹結含剤が土チレンジ
   アミン７Ｊルバミド酸塩おＪ、び重炭酸アンモニウムを
   含有−りる特ＷＥ　；＋’＋’ｊ求のＮｕ間第２１項記
   載のノコ法。 ２５、前記配合物量にＪハノる含水０１を約５０００１
   １ｐｎｌ　Ｉス−１・に調整りる前記二［稈が前記水の
   添加から約１０１間以内においＣ実施される特晶′１請
   求の範囲第２１項記載のＩ）法、１ ２Ｇ、前記混合Ｉ幾が流動１１・ｉ　ｌｆａ合病を含・
   む特ｉ′［請求の範囲第２１　Ｊｊ’ｉ記載の）ｊ法。 ２７、（、：ｌ）二酸化ウランを含む一定量の粒状セラ
   ミック核；熱料物Ｙ、Ｉｔを混合１幾の密閉ｆｌｌ含至
   内に装入し、（１））前記密目１ン昆合？ｆＹ内に存在
   りる１）０記一定量の粒状レラミック核燃斜物貿に、ア
   ミンの炭酸塩Ｊ＞よびカルバミド酸Ｊｎから成る群より
   ｊ■ぽれｌ〔少４１りどし１（Φのアミン化合物とアン
   モニウム化合物との複合物を含みかつ前記粒状セラミッ
   ク核燃別物ｖ′１の車量を基準としＣ約０．５〜約７（
   重量）％に相当する逃散性結合剤を水溶液の形で添加し
   て配合し、（Ｃ）前記密閉混合室内に存在りる前記粒状
   しラミック核燃料物質と前記逃散性結合剤どの配合物中
   におりる含水量を前記水の添加から約１時間以内に前記
   配合物１００万重量部当り約１０００〜約２０００重量
   部に調整し、（ｄ　）こうし−Ｃ１１１られた約１００
   ０〜約２０００ｐｐｍの含水量をイ］′ｔＩる前記配合
   物を圧縮成形りることによっ’Ｃ’Ｌｆ集圧線圧縮体成
   し、次いで（０）前記凝集圧縮体を焼結することによっ
   て前記逃散性結合剤を駆逐リ−ると共に前記粒状レラミ
   ツク核燃別物τ１１を均質な連続体とし−Ｃ一体化づる
   諸工程から成る結果、ｉｉｌ′ｉ記粒状レラミツし核燃
   別物′ｉｂこ塑性が（ＪＪｉされてそれの加工が容易に
   なることを特徴とりる粒状セラミック核燃料物質の凝集
   圧縮体の製）１ムカ法。 ２Ｂ、前記逃散性結合剤がエチレンジアミンカルバミド
   酸塩を含有りる特許請求の範囲第２７１（！記載の方法
   。 ２９、前記逃散ｔ’ｌ結合剤がエチレンジアミンカルバ
   ミド酸塩Ｊ、ｉよび重炭酸アンモニウムを含有り−る特
   許請求の範囲第２７項記載の方法。 ３０　、　ｉＷ＋　Ｆ、ｅ石ｊ状しラミツク核燃η′＋
   １物質と前記逃散１１結合剤どの配合物中にａ５ける○
   水産が前記配合物１００万重ｉ１部当り約１　！′）Ｏ
   ０重量部に調整される！ｌ＋Ｊ訂品求の範囲第２７　］
   ｒｌ記載の方法。 ３１、（ａ＞二酸化ウランを含む一定量の粒状セラミッ
   ク核燃Ｊａｉｌ物で（を流動に１混合機の密閉混合面内
   に装入し、（１））前ｔｌ己密閉混含至内に存在りる前
   記一定ｈ１の粒状レラミツク核燃斜物τ″（に、アミン
   の炭酸１ふ°１おＪ、σカルバミド酸塩から成る群より
   遂ばれた少なくとも１種のアミン化合物とアン七−ウム
   化合物どの複合物を含みかつ前記粒状レラミック核燃別
   物γ°１の重量を基１（！；としＣ約０．１５〜約７（
   重量）％に相当りる逃散性結合剤と水とを添加しＣ配合
   し、＜Ｃ）前記瘍Ｉ　ＩＩＩ　？ＩＮ台空内に存在りる
   前記粒状Ｌ！シミツク核燃ｔｌ物ｖ′（と前ＫＬ！逃散
   性結合剤との配合物中における含水量を前記水の添加か
   ら約２時間以内に前記配合物１００万重量部当り約５０
   ００重量部以下に調′Ｉｉ’ｊ　Ｌ／、次いで（（１）
   こうしで得られた約ξ）０００１）１１ｍ以下の含水量
   を右りる前記配合物を圧縮成形りることによって凝集圧
   縮体を形成りる諸工程から成る結果、前記粒状しラミッ
   ク核燃料物質に塑性がｆ」与されてそれの加工が容易に
   なることを特徴とりる粒状レラミック核燃わ］物質の凝
   集Ｊ［縮体の製造り法。 ３２、（ａ）二酸化ウランを含む一定口の粒状ヒラミッ
   ク核燃Δ゛シ物質を流動層混合（幾の仔ｊ閉２ｆｊ合室
   内に装入し、（１）　）前記密閉混合室内に存在する前
   記一定量の粒状しラミック核燃別物７′１に、アミンの
   炭酸ｊ嘉およびカルバミド酸塩から成る群より選ばれた
   少なくとも１種のアミン化合物とアンモニウム化合物と
   の９合物を含みかつ前記粒状レラミック核燃料物質の重
   量を基１１（どして約０．５〜約７（重ｆ７！　）％に
   相当づる逃散性結合剤を水溶液の形で添加して配合し、
   （Ｃ）前記密閉混合室内に存（【−づる前記粒状レラミ
   ック核燃石物質と前記逃散性結合剤どの配合物中におけ
   る含水量を前記水の添加から約１時間以内に前記配合物
   １００万重量部当り約５０００重量部以下に調整し、（
   ｄ　）こうして（１１られた約５〕０００１）ｌ）ＩＩ
   ＋以下の含水量をイｉ　”ｌ’　７０）　ｉ’＋ｉｆ記
   配合物分配合物形することによって凝集圧縮体を形成し
   、次いＣ（ｃ）前記凝集圧縮体を焼結りることにＪ、っ
   て前記逃散１１結含剤を駆逐りると共に前記粒状レラミ
   ツク核燃料物質を均質な連続体とＬノ（一体化りる諸工
   稈から成る結果、前記粒状レラミツク核燃ｉｊｌ物質に
   塑性が付与されてそれの加工が容易になることを特徴と
   づる粒状レラミツク核燃わ１物質の１疑集ｌ［縮体の製
   造ｙ、法。