JPS6319034B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6319034B2 JPS6319034B2 JP57200078A JP20007882A JPS6319034B2 JP S6319034 B2 JPS6319034 B2 JP S6319034B2 JP 57200078 A JP57200078 A JP 57200078A JP 20007882 A JP20007882 A JP 20007882A JP S6319034 B2 JPS6319034 B2 JP S6319034B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gadolinia
- fuel
- pellets
- uranium dioxide
- pellet
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 50
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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
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、原子炉に用いる核燃料ペレツトに
関する。さらに詳しくは、可燃性毒物としてガド
リニアを含有する核燃料ペレツトに関し、燃料ペ
レツトの基体である二酸化ウラン中に混合される
ガドリニア粒子の外周に硼化タングステンをコー
テイングすることにより、燃料ペレツトの融点及
び熱伝導度の低下を防止した可燃性毒物入り核燃
料ペレツトを提供することにある。
関する。さらに詳しくは、可燃性毒物としてガド
リニアを含有する核燃料ペレツトに関し、燃料ペ
レツトの基体である二酸化ウラン中に混合される
ガドリニア粒子の外周に硼化タングステンをコー
テイングすることにより、燃料ペレツトの融点及
び熱伝導度の低下を防止した可燃性毒物入り核燃
料ペレツトを提供することにある。
従来、実用に供せられているガドリニア入り核
燃料ペレツトは、ガドリニア（Gd2O3）と二酸化
ウラン（UO2）を粉末の状態で混合したのち成型
圧縮してペレツト状にし、高温で焼結したもの
で、ペレツトの焼結過程において二酸化ウランと
ガドリニアが十分に固溶するため燃料ペレツト内
におけるガドニウムの分散が均一となる特徴があ
る。しかし、前記従来法では、固溶体となるため
に燃料ペレツトの熱伝導率が二酸化ウラン単体の
それよりも低下すること、及び、添加ガドリニア
の燃焼に伴う燃料ペレツト融点の低下、そして、
照射末期における燃料ペレツト溶融の可能性の問
題がある。
燃料ペレツトは、ガドリニア（Gd2O3）と二酸化
ウラン（UO2）を粉末の状態で混合したのち成型
圧縮してペレツト状にし、高温で焼結したもの
で、ペレツトの焼結過程において二酸化ウランと
ガドリニアが十分に固溶するため燃料ペレツト内
におけるガドニウムの分散が均一となる特徴があ
る。しかし、前記従来法では、固溶体となるため
に燃料ペレツトの熱伝導率が二酸化ウラン単体の
それよりも低下すること、及び、添加ガドリニア
の燃焼に伴う燃料ペレツト融点の低下、そして、
照射末期における燃料ペレツト溶融の可能性の問
題がある。
例えば、原子炉燃料に用いられるガドリニア入
り二酸化ウランペレツトは、天然のガドリニアを
２〜5W／Ｏ（重量％）二酸化ウラン中に均一に含
ませペレツト状に圧縮成形したもので、この燃料
ペレツトは照射初期では中性子を吸収するのみで
発熱しないが、次第に可燃物毒物としてのガドリ
ニアが燃え尽き燃料としての機能を示すようにな
る。しかし、可燃性毒物を混入したために燃料ペ
レツトの物理的性質が変化するという欠点があ
る。特に、融点の低下は重大な問題で、UO2―
Gd2O3系の場合、Gd2O3が2W／Ｏ添加されると
約150℃、4W／Ｏ添加では約300℃融点が低下す
るので、ガドリニアが燃え尽き、燃料ペレツトの
熱出力が上昇すると燃料ペレツトが溶融する可能
性が高まるので、燃料ペレツトの溶融を避けるた
めには燃料の熱出力を低く押えておく必要が生
じ、出力上昇の観点から不都合である。
り二酸化ウランペレツトは、天然のガドリニアを
２〜5W／Ｏ（重量％）二酸化ウラン中に均一に含
ませペレツト状に圧縮成形したもので、この燃料
ペレツトは照射初期では中性子を吸収するのみで
発熱しないが、次第に可燃物毒物としてのガドリ
ニアが燃え尽き燃料としての機能を示すようにな
る。しかし、可燃性毒物を混入したために燃料ペ
レツトの物理的性質が変化するという欠点があ
る。特に、融点の低下は重大な問題で、UO2―
Gd2O3系の場合、Gd2O3が2W／Ｏ添加されると
約150℃、4W／Ｏ添加では約300℃融点が低下す
るので、ガドリニアが燃え尽き、燃料ペレツトの
熱出力が上昇すると燃料ペレツトが溶融する可能
性が高まるので、燃料ペレツトの溶融を避けるた
めには燃料の熱出力を低く押えておく必要が生
じ、出力上昇の観点から不都合である。
このような問題を改善するために、可燃性毒物
として機能するGd―157（天然ガドリニア中に約
20％しか含まれない）の濃度を高めて、すなわ
ち、濃縮ガドリニアを使用することにより、燃料
ペレツト中へのガドリニア添加量を少なくするこ
とが考えられているが（例えば、特開昭48―
98297）、同位体の濃縮は濃縮技術上の困難を伴い
量産し難く濃縮度が高くなるにつれ価格が飛躍的
に上昇するといつた問題がある。
として機能するGd―157（天然ガドリニア中に約
20％しか含まれない）の濃度を高めて、すなわ
ち、濃縮ガドリニアを使用することにより、燃料
ペレツト中へのガドリニア添加量を少なくするこ
とが考えられているが（例えば、特開昭48―
98297）、同位体の濃縮は濃縮技術上の困難を伴い
量産し難く濃縮度が高くなるにつれ価格が飛躍的
に上昇するといつた問題がある。
この発明は、上記の如き事情に鑑みてなされた
ものであつて、容易に製造することができ、か
つ、融点及び熱伝導度の低下を防止しうる可燃性
毒物入り核燃料ペレツトを提供することを目的と
するものである。
ものであつて、容易に製造することができ、か
つ、融点及び熱伝導度の低下を防止しうる可燃性
毒物入り核燃料ペレツトを提供することを目的と
するものである。
この目的に対応して、この発明の核燃料ペレツ
トは、ガドリニア粒子の外周に硼化タングステン
コーテイングした可燃性毒物を含有してなること
を特徴としている。
トは、ガドリニア粒子の外周に硼化タングステン
コーテイングした可燃性毒物を含有してなること
を特徴としている。
以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面に
ついて説明する。
ついて説明する。
第１図は、この発明の核燃料ペレツトの側面図
を示すもので、燃料ペレツト１の一部破面を斜線
にて示している。図中符号２は焼結した状態の二
酸化ウランで、可燃性毒物であるガドリニア粉末
粒子３の外周に硼化タングステン４をコーテイン
グしたガドリニア粒子３を二酸化ウラン粉末中に
適量（核設計で決められる量で通常20％以内）混
合し、成型圧縮してペレツト状とした後、前記燃
料ペレツトを1400℃〜1800℃で焼結する、ガドリ
ニア粒子３は、通常、粒粉１〜20μのものを用
い、表面に硼化タングステンを１〜10μの範囲で
適宜選定した厚さコーテイングしたものを用い
る。
を示すもので、燃料ペレツト１の一部破面を斜線
にて示している。図中符号２は焼結した状態の二
酸化ウランで、可燃性毒物であるガドリニア粉末
粒子３の外周に硼化タングステン４をコーテイン
グしたガドリニア粒子３を二酸化ウラン粉末中に
適量（核設計で決められる量で通常20％以内）混
合し、成型圧縮してペレツト状とした後、前記燃
料ペレツトを1400℃〜1800℃で焼結する、ガドリ
ニア粒子３は、通常、粒粉１〜20μのものを用
い、表面に硼化タングステンを１〜10μの範囲で
適宜選定した厚さコーテイングしたものを用い
る。
ガドリニア粒子が露出している従来法では、燃
料ペレツトの焼結過程で燃料ペレツトの基体であ
る二酸化ウランと固溶するのであるが、本発明の
核燃料ペレツトでは、可燃性毒物であるガドリニ
ア粒子３の外周が硼化タングステン４で覆われて
いるので1500℃以上の高温領域でも二酸化ウラン
２と固溶せず、また、硼化タングステン４は二酸
化ウラン２との反応が、ほとんどないため、原子
炉中における使用状態においても燃料ペレツト製
造当初のガドリニア分散位置を保持することがで
きるので核燃料ペレツトの熱的性質の低下を防止
できる。
料ペレツトの焼結過程で燃料ペレツトの基体であ
る二酸化ウランと固溶するのであるが、本発明の
核燃料ペレツトでは、可燃性毒物であるガドリニ
ア粒子３の外周が硼化タングステン４で覆われて
いるので1500℃以上の高温領域でも二酸化ウラン
２と固溶せず、また、硼化タングステン４は二酸
化ウラン２との反応が、ほとんどないため、原子
炉中における使用状態においても燃料ペレツト製
造当初のガドリニア分散位置を保持することがで
きるので核燃料ペレツトの熱的性質の低下を防止
できる。
第２図は、照射時のペレツト横断面図で、燃料
ペレツト１は、原子炉中で照射されるとペレツト
中心部は2000℃以上となり柱状結晶粒５が生成す
るが、硼化タングステン４は融点が高く安定であ
るため、前記したようにガドリニア粒子３を燃料
ペレツト製造当初の分散位置に保持することがで
きる。
ペレツト１は、原子炉中で照射されるとペレツト
中心部は2000℃以上となり柱状結晶粒５が生成す
るが、硼化タングステン４は融点が高く安定であ
るため、前記したようにガドリニア粒子３を燃料
ペレツト製造当初の分散位置に保持することがで
きる。
以上の説明から明らかなように、この発明の核
燃料ペレツトは熱伝導率も二酸化ウラン単体の場
合とほとんど変らず、固溶体におけるような大幅
な熱伝導率低下はなく、したがつて、融点が低下
するようなこともないので熱設計上極めて有利と
なる。また、硼化タングステン自身も照射に伴い
可燃性毒物となりうるので、照射が続くにしたが
つて一部硼素が分散しタングステンに変化するも
のの、タングステンは二酸化ウランと共存性が良
く反応しないため、融点および熱伝導率低下防止
効果が長期にわたつて維持できるなどの効果を奏
する。さらに、硼化タングステンのガドリニア粒
子へのコーテイングは、真空蒸着法といつた慣用
技術により簡便に実施できるので、熱的に安定な
可燃性毒物入り核燃料ペレツトを安価に提供でき
工業的に有利である。
燃料ペレツトは熱伝導率も二酸化ウラン単体の場
合とほとんど変らず、固溶体におけるような大幅
な熱伝導率低下はなく、したがつて、融点が低下
するようなこともないので熱設計上極めて有利と
なる。また、硼化タングステン自身も照射に伴い
可燃性毒物となりうるので、照射が続くにしたが
つて一部硼素が分散しタングステンに変化するも
のの、タングステンは二酸化ウランと共存性が良
く反応しないため、融点および熱伝導率低下防止
効果が長期にわたつて維持できるなどの効果を奏
する。さらに、硼化タングステンのガドリニア粒
子へのコーテイングは、真空蒸着法といつた慣用
技術により簡便に実施できるので、熱的に安定な
可燃性毒物入り核燃料ペレツトを安価に提供でき
工業的に有利である。
第１図は本発明の核燃料ペレツトの一部破断し
た側面図、および第２図は照射時のペレツト横断
面図である。 １…燃料ペレツト、２…二酸化ウラン、３…ガ
ドリニア粒子、４…硼化タングステン、５…柱状
結晶粒。
た側面図、および第２図は照射時のペレツト横断
面図である。 １…燃料ペレツト、２…二酸化ウラン、３…ガ
ドリニア粒子、４…硼化タングステン、５…柱状
結晶粒。
Claims (1)
- １ ガドリニア粒子の外周に硼化タングステンコ
ーテイングした可燃性毒物を含有してなる核燃料
ペレツト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57200078A JPS5990082A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 核燃料ペレツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57200078A JPS5990082A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 核燃料ペレツト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5990082A JPS5990082A (ja) | 1984-05-24 |
| JPS6319034B2 true JPS6319034B2 (ja) | 1988-04-21 |
Family
ID=16418480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57200078A Granted JPS5990082A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 核燃料ペレツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5990082A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4671927A (en) * | 1984-12-03 | 1987-06-09 | Westinghouse Electric Corp. | Nuclear fuel rod containing a hybrid gadolinium oxide, boron carbide burnable absorber |
| CN109859859B (zh) * | 2019-02-26 | 2022-09-16 | 西南科技大学 | 一种基于钨导热的无对流换热整体模块式超小型空间反应堆堆芯 |
-
1982
- 1982-11-15 JP JP57200078A patent/JPS5990082A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5990082A (ja) | 1984-05-24 |
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