JPS62200287A - 核燃料ペレツトの製造方法 - Google Patents
核燃料ペレツトの製造方法Info
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- JPS62200287A JPS62200287A JP61041936A JP4193686A JPS62200287A JP S62200287 A JPS62200287 A JP S62200287A JP 61041936 A JP61041936 A JP 61041936A JP 4193686 A JP4193686 A JP 4193686A JP S62200287 A JPS62200287 A JP S62200287A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は核燃料ペレットの製造方法に係り、とくに高燃
燃度領域において、気体核分裂生成物の放出及びペレッ
にウニリングを低減することにより性能を向上させた非
均質な改良ペレットの製造方法に関する。
燃度領域において、気体核分裂生成物の放出及びペレッ
にウニリングを低減することにより性能を向上させた非
均質な改良ペレットの製造方法に関する。
二酸化ウランペレットは従来法の工程により製造されて
いる。即ち、六フッ化ウラン（ＵＦ６ ）を加熱して気
体にし、アンモニア水等に注入し、重ウラン（Ｕ３０１
１）の形にし、水素還元して二酸化ウラン（ＵＯ，）粉
末にする。この粉末に結合剤を加えた後、プレスして円
柱状のグリーンペレットに成形しこれを予備焼結して結
合剤を除去し、その後、水素気流中で１６００〜１８０
０℃に加熱し数時間の本焼結を行う。これにより９３〜
９７％ＴＤ（ＴＤ ：理論密度）の二酸化ウランペレッ
トが得られる。
いる。即ち、六フッ化ウラン（ＵＦ６ ）を加熱して気
体にし、アンモニア水等に注入し、重ウラン（Ｕ３０１
１）の形にし、水素還元して二酸化ウラン（ＵＯ，）粉
末にする。この粉末に結合剤を加えた後、プレスして円
柱状のグリーンペレットに成形しこれを予備焼結して結
合剤を除去し、その後、水素気流中で１６００〜１８０
０℃に加熱し数時間の本焼結を行う。これにより９３〜
９７％ＴＤ（ＴＤ ：理論密度）の二酸化ウランペレッ
トが得られる。
このように、従来の核燃料ペレットは組成が全体に均質
であり、このため線出力密度を上げようとすると、燃料
ペレットの中心部温度も上昇する。
であり、このため線出力密度を上げようとすると、燃料
ペレットの中心部温度も上昇する。
燃料中心温度が高いと、ペレット内に蓄積したクリプト
ン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ヨウ素（Ｉ２）等の核
分裂生成物がペレットとその被覆管とのギャップに多量
に放出される。気体核分裂生成物であるクリプトンやキ
セノンの放出量が多いと、燃料棒の内圧が上昇する。ま
た気体核分裂生成物の熱伝導度が予め封入されているヘ
リウムより低いので、核燃料温度も上昇する。このよう
な内圧」二昇及び温度上昇は安全上望ましくない。さら
にヨウ素が多量に放出されるとジルコニウム合金製被覆
管の応力腐食割れを引き起こす。
ン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ヨウ素（Ｉ２）等の核
分裂生成物がペレットとその被覆管とのギャップに多量
に放出される。気体核分裂生成物であるクリプトンやキ
セノンの放出量が多いと、燃料棒の内圧が上昇する。ま
た気体核分裂生成物の熱伝導度が予め封入されているヘ
リウムより低いので、核燃料温度も上昇する。このよう
な内圧」二昇及び温度上昇は安全上望ましくない。さら
にヨウ素が多量に放出されるとジルコニウム合金製被覆
管の応力腐食割れを引き起こす。
他方、核燃料ペレットは結晶粒径が大きくなると気体核
分裂生成物の放出量が少なくなると共にクリープ速度も
小さくなる。逆に結晶粒径が小さくなると、気体核分裂
生成物放出量が増大し、クリープ速度が大きくなる。ペ
レットと被覆管との相互作用を緩和するには、クリープ
速度が大きい方がよく、このため、ペレットの外周部は
クリープ速度が大きい方が望ましい。したがって、上記
相互作用の緩和の点では結晶粒径は小さい方がよい。ま
た」二連のように気体核分裂生成物の放出量は少ない方
が望ましいので、この点では結晶粒径は大きい方がよい
。しかしながら組成の均一な核燃料ペレットは結晶粒径
も一様となるので、クリープ速度の増大及び気体核分裂
生成物放出量の減少を共に満たすことはできなかった。
分裂生成物の放出量が少なくなると共にクリープ速度も
小さくなる。逆に結晶粒径が小さくなると、気体核分裂
生成物放出量が増大し、クリープ速度が大きくなる。ペ
レットと被覆管との相互作用を緩和するには、クリープ
速度が大きい方がよく、このため、ペレットの外周部は
クリープ速度が大きい方が望ましい。したがって、上記
相互作用の緩和の点では結晶粒径は小さい方がよい。ま
た」二連のように気体核分裂生成物の放出量は少ない方
が望ましいので、この点では結晶粒径は大きい方がよい
。しかしながら組成の均一な核燃料ペレットは結晶粒径
も一様となるので、クリープ速度の増大及び気体核分裂
生成物放出量の減少を共に満たすことはできなかった。
さらに核燃料ペレットの密度は、高いと熱伝導が良くな
るため、ペレット温度が下がり気体核分裂生成物の放出
量が減少する。
るため、ペレット温度が下がり気体核分裂生成物の放出
量が減少する。
しかしながら、ペレット内のボイド空間が小さくなり、
特に、高温ペレット中心部のスエリングが大きくなるた
めベレン１〜と被覆管の相互作用上問題があった。
特に、高温ペレット中心部のスエリングが大きくなるた
めベレン１〜と被覆管の相互作用上問題があった。
以上詳述したように、従来の製造法により製造された核
燃料ペレットは、燃料性能の点で種々の問題を有してい
た。
燃料ペレットは、燃料性能の点で種々の問題を有してい
た。
本発明の目的は、均質組成の核燃料ペレットの欠点を解
決し、燃料性能の高い非均質組成の核燃料ペレットの製
造方法を提供することにある。
決し、燃料性能の高い非均質組成の核燃料ペレットの製
造方法を提供することにある。
させ、この燃結させた柱状ペレットを核燃料用粉末の筒
状プレス成形体内に挿入された後に還元性雰囲気で焼結
させて成ることを特徴とする核燃料ペレットの製造方法
にある。
状プレス成形体内に挿入された後に還元性雰囲気で焼結
させて成ることを特徴とする核燃料ペレットの製造方法
にある。
以下に本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図において、まずＵＯ２粉体１をプレス成型して（
ブロック２）柱状成形体３を形成させる。そして弱い酸
化性雰囲気焼結、例Ｌ ｌｆＷ／ ｃｏ ＞ １の混合
ガス中もしくはアルゴンに少量の酸素を加えたガス中に
おける焼結により第２図に示すように示すような筒状成
型体８ａを得る（ブロック８）。
ブロック２）柱状成形体３を形成させる。そして弱い酸
化性雰囲気焼結、例Ｌ ｌｆＷ／ ｃｏ ＞ １の混合
ガス中もしくはアルゴンに少量の酸素を加えたガス中に
おける焼結により第２図に示すように示すような筒状成
型体８ａを得る（ブロック８）。
この筒状成型体８ａの中空部８ｂに前記柱状焼結体５ａ
を挿入させる（ブロック９）。その後、還元性雰囲気（
例えば水素中）内にて焼結させる（ブロック１０）。
を挿入させる（ブロック９）。その後、還元性雰囲気（
例えば水素中）内にて焼結させる（ブロック１０）。
そして、以上の構成によって第４図に示す一体型ペレッ
トｌｌａを得ることができる（ブロック１１）。
トｌｌａを得ることができる（ブロック１１）。
なお、柱状焼結体５ａを筒状成型体８ａに挿入する際に
は、あらかじめ、還元性雰囲気焼結時（ブロック１０）
における、両者の密度変化の相異を考慮する。すなわち
柱状焼結体５ａは酸化性雰囲気焼結時（ブロック４）に
おいてほぼ密度上昇が完了し、還元性雰囲気焼結時（ブ
ロック１０）では、はとんど密度が変化しない。しかし
ながら、筒状成型体８ａは寸法が焼結前の約８０％に収
縮し密度がほぼ２倍になる。したがって筒状成型体８ａ
は高さ及び中空径が柱状焼結体５の高さ及び外径の約１
．２５倍（＝１７０．８）になるようにプレス成型（ブ
ロック７）する。
は、あらかじめ、還元性雰囲気焼結時（ブロック１０）
における、両者の密度変化の相異を考慮する。すなわち
柱状焼結体５ａは酸化性雰囲気焼結時（ブロック４）に
おいてほぼ密度上昇が完了し、還元性雰囲気焼結時（ブ
ロック１０）では、はとんど密度が変化しない。しかし
ながら、筒状成型体８ａは寸法が焼結前の約８０％に収
縮し密度がほぼ２倍になる。したがって筒状成型体８ａ
は高さ及び中空径が柱状焼結体５の高さ及び外径の約１
．２５倍（＝１７０．８）になるようにプレス成型（ブ
ロック７）する。
酸化性雰囲気焼結時（ブロック４）の条件を００２／Ｃ
０＝５．３の混合ガス中において１７００℃×３時間と
し、還元性雰囲気焼結時（ブロック１０）の条件が１７
００℃×３時間の水素中で得られた本製造法によるペレ
ットの断面部の顕微鏡写真を第５図に示す。
０＝５．３の混合ガス中において１７００℃×３時間と
し、還元性雰囲気焼結時（ブロック１０）の条件が１７
００℃×３時間の水素中で得られた本製造法によるペレ
ットの断面部の顕微鏡写真を第５図に示す。
（２４０倍）である。
度が高く）、結晶粒も小さい。また、第５図（ｂ）。
（ｄ）よりペレット中心部は気孔が大きく（シたがって
密度が低く）結晶粒も大きい。
密度が低く）結晶粒も大きい。
以」二に示したように本発明によって製造されるＭｍ料
ペレットは、従来ペレットでは気体核分裂生成物の放出
及び気体スリリングが大きかった高温のペレット中心部
において、結晶粒が大きいため、気体核分裂生成物の放
出が少なくなる。さらには気孔が大きいので、ペレット
のスエリングがこれで吸収される。また、ペレット周辺
部では、従来ペレットと同様の小さい結晶粒及び小さな
気孔（高密度）のため、十分なりリープ速度と高い熱伝
導度を得ることができる。
ペレットは、従来ペレットでは気体核分裂生成物の放出
及び気体スリリングが大きかった高温のペレット中心部
において、結晶粒が大きいため、気体核分裂生成物の放
出が少なくなる。さらには気孔が大きいので、ペレット
のスエリングがこれで吸収される。また、ペレット周辺
部では、従来ペレットと同様の小さい結晶粒及び小さな
気孔（高密度）のため、十分なりリープ速度と高い熱伝
導度を得ることができる。
本発明による核燃料ペレットの製造方法によれば、ペレ
ット周辺部とペレット中心部を異なった工程で焼結する
ことにより、従来ペレットに比べ気体核分裂生成物の放
出及び気体スエリングを大巾に低減でき、これらの現象
が問題となる高燃焼度領域での性能を向上させることの
できる核燃料ペレットを製造することができる。
ット周辺部とペレット中心部を異なった工程で焼結する
ことにより、従来ペレットに比べ気体核分裂生成物の放
出及び気体スエリングを大巾に低減でき、これらの現象
が問題となる高燃焼度領域での性能を向上させることの
できる核燃料ペレットを製造することができる。
第１図から第５図は本発明を示し、第１図は本発明に係
る核燃料ペレットの製造方法の一実施例を示す製造工程
の流れ線図、第２図は柱状焼結体を示す斜視図、第３図
は筒状成型体を示す斜視図、はエツチング前のペレット
周辺部を、第５図（ｂ）はエツチング前のペレット中心
部を、第５図（ｃ）はエツチング後のペレット周辺部を
、第５図（ｄ）はエツチング後のペレット中心部をそれ
ぞれ示す。 ５ａ・・・柱状焼結体 ８ａ・・・筒状成形体１
１ａ・・・一体型ペレット 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 三俣弘文 第 ｌ 図 第 ４ 図 （０−〕 （、ｂ） （こ） 第５ （ＣＬ） 図
る核燃料ペレットの製造方法の一実施例を示す製造工程
の流れ線図、第２図は柱状焼結体を示す斜視図、第３図
は筒状成型体を示す斜視図、はエツチング前のペレット
周辺部を、第５図（ｂ）はエツチング前のペレット中心
部を、第５図（ｃ）はエツチング後のペレット周辺部を
、第５図（ｄ）はエツチング後のペレット中心部をそれ
ぞれ示す。 ５ａ・・・柱状焼結体 ８ａ・・・筒状成形体１
１ａ・・・一体型ペレット 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 三俣弘文 第 ｌ 図 第 ４ 図 （０−〕 （、ｂ） （こ） 第５ （ＣＬ） 図
Claims (1)
- （１）核燃料用粉末を柱状にプレス成形した後に酸化性
雰囲気において柱状ペレットを焼結させ、この焼結させ
た柱状ペレットを核燃料用粉末の筒状プレス成形体内に
挿入させた後に還元性雰囲気で焼結させて成ることを特
徴とする核燃料ペレットの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61041936A JPS62200287A (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 核燃料ペレツトの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61041936A JPS62200287A (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 核燃料ペレツトの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62200287A true JPS62200287A (ja) | 1987-09-03 |
Family
ID=12622108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61041936A Pending JPS62200287A (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 核燃料ペレツトの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62200287A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002519677A (ja) * | 1998-06-26 | 2002-07-02 | ブリティッシュ・ニュークリア・フューエルズ・パブリック・リミテッド・カンパニー | 核燃料ペレット |
-
1986
- 1986-02-28 JP JP61041936A patent/JPS62200287A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002519677A (ja) * | 1998-06-26 | 2002-07-02 | ブリティッシュ・ニュークリア・フューエルズ・パブリック・リミテッド・カンパニー | 核燃料ペレット |
| JP4700806B2 (ja) * | 1998-06-26 | 2011-06-15 | ウェスティングハウス・エレクトリック・カンパニー，リミテッド・ライアビリティー・カンパニー | 核燃料ペレット |
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