WO2005061387A1

WO2005061387A1 - 滴下原液、滴下原液の調製方法、硝酸ウラニル溶液の調製方法、及びポリビニルアルコール溶液の調製方法

Info

Publication number: WO2005061387A1
Application number: PCT/JP2004/019171
Authority: WO
Inventors: Masashi Takahashi
Original assignee: Nuclear Fuel Industries, Ltd.
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2005-07-07
Also published as: US7628970B2; EP1714943A1; EP1714943A4; EP1714943B1; US20070178036A1

Abstract

本発明は、高品質の燃料核を得ることができる滴下原液及びその調製方法を提供することを課題とする。本発明は、重ウラン酸アンモニウム粒子製造用の滴下原液であって、１５°Cにおける粘度が４．０×１０-2～６．５×１０-2Ｐａ・ｓであることを特徴とする滴下原液であり、硝酸ウラニル溶液とテトラヒドロフルフリルアルコールとを混合して硝酸ウラニル混合溶液を調製し、ポリビニルアルコールを水に溶解してポリビニルアルコール水溶液を調製し、前記ポリビニルアルコール水溶液とテトラヒドロフルフリルアルコールとを混合してポリビニルアルコール溶液を調製し、前記硝酸ウラニル混合溶液と前記ポリビニルアルコール溶液とを混合することを特徴とする滴下原液の調製方法である。

Description

明細書

滴下原液、滴下原液の調製方法、硝酸ゥラニル溶液の調製方法、及びポリビュルアルコール溶液の調製方法

技術分野

[0001] この発明は、滴下原液、滴下原液の調製方法、硝酸ゥラニル溶液の調製方法、及びポリビニルアルコール溶液の調製方法に関し、更に詳しくは、高温ガス炉用燃料核製造に使用される真球度の良好な重ウラン酸アンモニゥム粒子を製造することのできる硝酸ゥラニル含有の滴下原液、その滴下原液の調製方法、並びにその滴下原液の調製に使用される硝酸ゥラニル溶液及びポリビニルアルコール溶液の調製方法に関する。

背景技術

[0002] 高温ガス炉は、高温ガス炉用燃料を投入する炉心構造を、熱容量が大きくて高温健全性の良好な黒鉛で、構成している。この高温ガス炉においては、高温下でも化学反応が起こらなくて安全性が高、と評価されて、るヘリウムガス等の気体を冷却ガスとして用いているので、出口温度が高い場合でも冷却ガスを安全に取り出すことができる。したがって、約 1000°Cくらいにまで高温にされた前記冷却ガスは、発電はもちろん水素製造やィ匕学プラント等、幅広い分野での熱利用を可能にするものである。

[0003] 一方、この高温ガス炉に投入される高温ガス炉用燃料は、一般的に、燃料核と、この燃料核の周囲に被覆された被覆層とを備えて成る。燃料核は、例えば、二酸化ゥランをセラミックス状に焼結してなる直径約 350— 650 μ mの微小粒子である。

[0004] 被覆層は、一般的に複数の層構造を有する。 4層構造を有する被覆層は、燃料核表面側より、第一層、第二層、第三層、および第四層と称される。燃料核と 4層の被覆層力構成される被覆粒子の直径は、例えば、約 500 m— 1000 mである。

[0005] 燃料核は、重ウラン酸アンモ-ゥム粒子製造装置を用いて、以下のようにして製造される。まず、酸ィ匕ウランの粉末を硝酸に溶力して硝酸ゥラ -ル溶液とする。次に、この硝酸ゥラニル溶液と純水および増粘剤等とを混合し、攪拌して滴下原液とする。この滴下原液は滴下原液貯留槽に貯留される。調製された滴下原液は、所定の温度に冷却され、粘度が調製された後、滴下ノズル装置に移送される。滴下ノズル装置には一本の細径のノズルを備えている。移送されてきた滴下原液は、細径のノズルからアンモニア水溶液に滴下され、アンモニア水溶液内に落下した液滴はその表面から、硝酸ゥラニルカ重ウラン酸アンモ-ゥムへの反応が進行し、アンモニア水溶液内に十分な時間前記液滴が存在すると、液滴の内部にまで重ウラン酸アンモニゥムの形成が進行する。

[0006] なお、このアンモニア水溶液に滴下された液滴は、アンモニア水溶液表面に達するまでの行程中に、アンモニアガス雰囲気中を通過する。このアンモニアガスによって液滴表面がゲルイ匕して被膜が形成されるので、被膜を形成した液滴がアンモニア水溶液表面に落下する際の衝撃による変形がある程度防止される。アンモニア水溶液中に落下させられた液滴中の硝酸ゥラニルとアンモニアと十分に反応するならば、重ウラン酸アンモ-ゥム粒子 (以下、「ADU粒子」と略す場合がある。）が形成される。

[0007] この ADU粒子は、洗浄、乾燥された後、大気中で焙焼され、三酸ィ匕ウラン粒子となる。さらに、三酸ィ匕ウラン粒子は、還元および焼結されることにより、高密度のセラミツタス状の二酸化ウラン粒子となる。この二酸化ウラン粒子を篩い分け、すなわち分級して、所定の粒子径を有する燃料核微粒子を得る。

[0008] 被覆層が形成された後、高温ガス炉用燃料は、燃料コンパクトもしくはぺブル球として成型される。この燃料コンパクトもしくはぺブル球は、高温ガス炉用燃料を黒鉛粉末、粘結剤等力もなる黒鉛マトリックス材とともに、中実円筒形，中空円筒形又は球形にプレス成型またはモールド成型したのち、焼成して得られる (非特許文献 1,2参照）

[0009] 非特許文献 1 :原子炉材料ノ、ンドブック、昭和 52年 10月 31日発行、日刊工業新聞社発行

[0010] 非特許文献 2：原子力ハンドブック、平成 7年 12月 20日発行、株式会社オーム社し力しながら、前述の非特許文献 1に記載の高温ガス炉用燃料の製造方法にぉ、ては、硝酸ゥラニル原液に純水、増粘剤を添加し、攪拌して重ウラン酸アンモ-ゥム粒子とするための滴下原液を得ているが、必要な詳細条件が全く記載されておらず、これのみでは、真球度が良好であり、内部組織も良好である重ウラン酸アンモニゥム粒子を得ることができな、と、う問題がある。

[0011] ところで、硝酸ゥラニルは、硝酸と酸化ウラン、例えば、八酸ィ匕三ウランとを以下のように反応させて調製されて、た。

[0012] [化 1]

U₃〇₈ + 8H 0₃→ 3U0₉ (N0₃) + 2N0₂ T + 4H ₂0 …（1 )

[0013] この反応式によると、ウラン 1モルに対して 2. 66モル以上の硝酸を使用すると未反応の酸ィ匕ウラン、例えば、八酸ィ匕三ウランを生じさせることなく硝酸ゥラニルを調製することができると、化学量論的に考えることができた。ところが、硝酸を過剰に使用する従来の方法では、費用がかかり、しかも、廃液中の窒素濃度が高くならざるを得ず、環境負荷を増大させていた。といって、ウラン 1モルに対して硝酸の使用量を 2. 66 モルよりも少なくすると、化学量論的見地からすると、未反応の酸化ウラン、例えば、八酸化三ウランが残存してしまい、この未反応の酸化ウラン、例えば、未反応の八酸化三ウランが硝酸ゥラニル原液中に含まれてしまって重ウラン酸アンモ-ゥム粒子を設計通りに製造することができず、また、真球度の良好な重ウラン酸アンモ-ゥム粒子を製造することができな、と予想された。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0014] この発明は従来の問題点を解消することを課題とする。

[0015] この発明は、高品質の燃料核を得ることができる滴下原液を提供することをその課題とする。

[0016] この発明は、真球度が良好であり、内部組織も良好である重ウラン酸アンモニゥム粒子を得ることができ、ひ、ては良好な真球度を有する燃料核粒子を歩留まりよく製造することのできる重ウラン酸アンモニゥム粒子製造用の滴下原液の調製方法を提供することをその課題とする。

[0017] この発明は、ウランに対する硝酸の使用量を少なくした反応条件で硝酸と酸ィ匕ゥランとを反応させるにもかかわらず、品質の良好な重ウラン酸アンモ-ゥム粒子を製造することができ、かつ、環境への負荷を軽減することができる硝酸ゥラニル溶液の安価な調製方法を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

前記課題を解決するための手段として、

請求項 1は、

重ウラン酸アンモ-ゥム粒子製造用の滴下原液であって、 15°Cにおける粘度が 4. O X 10— ²— 6. 5 X 10— ²Pa' sであることを特徴とする滴下原液であり、

請求項 2は、

硝酸ゥラ-ルとテトラヒドロフルフリルアルコールとポリビュルアルコールとを含有してなる前記請求項 1に記載の滴下原液であり、

請求項 3は、

重ウラン酸アンモニゥム粒子製造用の滴下原液の調製方法であって、硝酸ゥラニル溶液とテトラヒドロフルフリルアルコールとを混合して硝酸ゥラ -ル混合溶液を調製し、ポリビュルアルコールを水に溶解してポリビュルアルコール水溶液を調製し、前記ポリビュルアルコール水溶液とテトラヒドロフルフリルアルコールとを混合してポリビ- ルアルコール溶液を調製し、前記硝酸ゥラニル混合溶液と前記ポリビニルアルコール溶液とを混合することを特徴とする滴下原液の調製方法であり、

請求項 4は、

滴下原液全体中の前記ポリビュルアルコール水溶液は、滴下原液全体の 15— 20 体積％であることを特徴とする前記請求項 3に記載の滴下原液の調製方法であり、請求項 5は、

滴下原液全体中のテトラヒドロフルフリルアルコールは、滴下原液全体の 40— 50 体積％であることを特徴とする前記請求項 3または請求項 4に記載の滴下原液の調製方法であり、

請求項 6は、

前記硝酸ゥラニル混合溶液と前記ポリビニルアルコール溶液とを攪拌しながら混合し、その後ガス抜き操作および純水添加操作をして体積調整を行うことを特徴とする前記請求項 3—請求項 5のいずれか 1項に記載の滴下原液の調製方法であり、請求項 7は、前記滴下原液中のウラン濃度が 0. 6-0. 9md-U/Lであることを特徴とする滴下原液の調整方法であり、請求項 3—請求項 6の、ずれか 1項に記載の滴下原液の調製方法であり、

請求項 8は、

前記ポリビニルアルコール水溶液と前記テトラヒドロフルフリルアルコールとを混合してポリビニルアルコール溶液を調製する際には、ポリビュルアルコール水溶液の温度が低くても 50°Cになる前に、テトラヒドロフルフリルアルコールを添加することを特徴とする前記請求項 3—請求項 7のいずれ力 1項に記載の滴下原液の調製方法であり、請求項 9は、

重ウラン酸アンモ-ゥム粒子製造用の、硝酸ゥラエルとポリビュルアルコール水溶液とテトラヒドロフルフリルアルコールとを含有して成る滴下原液の調製方法であって、ポリビニルアルコールは乾燥重量で秤量して用いることを特徴とする滴下原液の調製方法であり、

請求項 10は、

前記乾燥したポリビュルアルコール力吸湿したポリビュルアルコールを加熱処理して得られて成る請求項 9に記載の滴下原液の調製方法であり、

請求項 11は、

前記乾燥したポリビニルアルコール力乾燥剤と共に保存されたポリビュルアルコールである請求項 9に記載の滴下原液の調製方法であり、

請求項 12は、

重ウラン酸アンモニゥム粒子製造用の滴下原液の調製に使用される硝酸ゥラニル溶液の調製方法であって、硝酸 (A)とウラン (B)とのモル比 (AZB)力 2. 1-2. 6 となるように、前記硝酸と酸ィ匕ウランとを反応させることを特徴とする硝酸ゥラニル溶液の調製方法であり、

請求項 13は、

前記硝酸と酸化ウランとを、 70— 110°Cで反応させる前記請求項 12に記載の硝酸ゥラニル溶液の調製方法であり、

請求項 14は、前記硝酸と酸化ウランとの反応時に発生する NOxガスを化学的に処理する工程を有する前記請求項 12または 13に記載の硝酸ゥラニル溶液の調製方法であり、請求項 15は、

重ウラン酸アンモ-ゥム粒子製造用の滴下原液を調製するのに使用されるポリビ- ルアルコール溶液の調製方法であって、ポリビュルアルコールと水とを混合して、 6—

9質量％のポリビニルアルコール水溶液を調製し、前記ポリビニルアルコール水溶液とテトラヒドロフルフリルアルコールとを混合することを特徴とするポリビュルアルコール溶液の調製方法であり、

請求項 16は、

前記ポリビニルアルコールと水とを、低くても 75°Cに加熱しながら溶解させることを特徴とする前記請求項 15に記載のポリビニルアルコール溶液の調製方法であり、請求項 17は、

前記滴下原液に含まれるテトラヒドロフルフリルアルコール全量の 1一 50体積％に相当するテトラヒドロフルフリルアルコールと前記ポリビュルアルコール水溶液とを、低くとも 50°C以上で混合することを特徴とする前記請求項 15または請求項 16に記載のポリビニルアルコール溶液の調製方法である。発明の効果

[0019] この発明によれば、滴下原液の粘度が 15°Cで 4. 0 X 10— ²— 6. 5 X 10— ²Pa' sに調整されていることにより、滴下原液をアンモニア水溶液に滴下する場合に滴下ノズル力放出された液滴は表面張力により球形を保持し、アンモニア水溶液の液面に滴下原液が落下するときの衝撃により容易に破壊乃至変形を生じに《し、また、滴下原液を滴下させるノズルの中で詰まりを生じることもない。したがって、前記特定の粘度に調整された硝酸ゥラ -ルを含有する滴下原液をアンモニア水溶液に滴下することにより真球度の良好な重ウラン酸アンモ-ゥム粒子を製造することができ、この真球度の良好な重ウラン酸アンモ-ゥム粒子を用いることにより、高品質の燃料核を得ることができる。

[0020] この発明によると、硝酸ゥラニル溶液とテトラヒドロフルフリルアルコール (以下において THFAと称することがある。）とを混合して硝酸ゥラ -ル混合溶液を調製し、またポリビニルアルコール（以下において PVAと称することがある。 )を水に溶解させて調製されたポリビニルアルコール水溶液 (以下にお!、て PVA水溶液と称することがある。）と THFAとを混合してポリビュルアルコール溶液（以下において PVA溶液と称することがある。）を調製し、次いで前記硝酸ゥラ -ル混合溶液と前記 PVA溶液とを混合すると、滴下ノズルカゝら放出された液滴は表面張力により、球形を保持し、滴下原液の液滴をアンモニア水溶液に滴下した場合にアンモニア水溶液の液面での衝撃により前記液滴が破壊、又は変形を生じにくくする程度の粘度を有する滴下原液が調製される。この発明の調製方法により調製された滴下原液を使用して重ウラン酸ァンモニゥム粒子を製造すると、その重ウラン酸アンモニゥム粒子は真球度が良好であり、したがってそのように真球度の良好な重ウラン酸アンモ-ゥム粒子を用いることにより真球度の良好な燃料核が製造される。

[0021] この発明に係る滴下原液の調製方法は、硝酸ゥラ -ル混合溶液と混合される PVA 溶液中の PVAは乾燥した状態で秤量することから、秤量すべき PVA重量を正確に秤りとることができる。その結果、湿潤した増粘剤を秤量して添加することにより所定の粘度よりも低い粘度の原液が調製されてしまうといったことがなくなり、滴下ノズルから滴下された液滴は表面張力により球形を保持し、滴下原液がアンモニア水溶液中に滴下する際の衝撃によっても、アンモニア水溶液中で形成される重ウラン酸アンモ -ゥム粒子が変形しに《することができる。したがって、真球度の良好な重ウラン酸アンモ-ゥム粒子を製造することができ、これによつて、良好な真球度を有する燃料核粒子を歩留まりよく製造することができるという効果を奏する。

[0022] この発明の硝酸ゥラニル溶液の調製方法によると、硝酸ゥラニル溶液を調製する際に硝酸とウランとのモル比（硝酸 Zウラン)を 2. 1-2. 6にすることにより、酸ィ匕ウラン、例えば、八酸ィ匕三ウランを硝酸に溶解する際に溶解残渣を生じることがなぐまた、硝酸への八酸ィ匕三ウランの溶解性が良好になり、し力も、硝酸の使用量を少なくすることができる。したがって、最終的な廃液量を少なくすることができるので、従来の方法よりも安価に硝酸ゥラ -ル溶液を調製することができる。また、調製された硝酸ゥラ -ル中に溶解残渣が存在しな、ので、ノツチ毎に所定のウラン濃度の滴下原液をァンモユア水溶液に滴下することができ、これによつて、内部欠陥のないし力も真球度の良好な重ウラン酸アンモ-ゥム粒子を形成することができる。また 2種類以上の濃縮度のウラン粉末を乾式でプレンデイングする場合、調製された硝酸ゥラ -ル溶液中に溶解残渣が存在しないので所定の濃縮度を持つ重ウラン酸アンモ-ゥム粒子を製造することができる。内部欠陥がなく真球度の良好な重ウラン酸アンモ-ゥム粒子を用いると、内部欠陥がなく真球度の良好な燃料核が製造される。

[0023] また、硝酸の使用量の減少に伴って、廃液中の窒素量も減らすことができ、しかも、アンモニア水溶液と硝酸との反応で生成する硝酸アンモニゥムの量を減らすことができるので、重ウラン酸アンモニゥム粒子表面に付着する硝酸アンモニゥムの量を減らすことができる。したがって、重ウラン酸アンモ-ゥム粒子の表面に付着した硝酸アンモニゥムを洗浄するために用いられる温水の使用量を減らすことができる。したがつて、廃液中の窒素および温廃水が環境に与える負荷を低減することができる。

[0024] この発明の PVA溶液の調製方法によると、 PVAの溶解残渣が発生することがなく、かつ、所定粘度を有する硝酸ゥラニル含有の滴下原液を調製するのに好適な PV A水溶液を得ることができる。

[0025] PVAを水に溶解させるに際し、低くとも 75°Cに加熱するので、 PVAの水への溶解が円滑に行われ、 PVAの固形分残渣を生じることがな!、。

[0026] 前記硝酸ゥラニル含有の滴下原液に含まれる THFAの含有量に対して所定量の T HFAと前記 PVA水溶液とを所定温度下で混合するので、ゲルィ匕による変質を生じることがなぐ内部欠陥がなぐ真球度の良好な重ウラン酸アンモニゥム粒子を形成することのできる所定粘度の滴下原液を調製することができる。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]図 1はこの発明に係る滴下原液を調製する方法を示す工程図である。

[図 2]図 2は硝酸ゥラ -ル溶液を調製する製造装置の一例を示す説明図である。

[図 3]図 3は実施例 1で得られた重ウラン酸アンモニゥム粒子の裁断面を示す光学顕微鏡写真である。

[図 4]図 4は燃料核の真球度を評価する方法を示す概略図である。

[図 5]図 5は燃料核の歩留まりと滴下原液の粘度との関係を示すグラフである。

[図 6]図 6は比較例 2で製造された重ウラン酸アンモニゥム粒子の裁断面を示す光学顕微鏡写真である。

符号の説明

[0028] 1は反応容器、 2は硝酸貯留槽、 3は酸ィ匕ウラン投入ホッパー、 4は加熱装置、 5は NOxガス処理装置および 6は攪拌装置を示す。

発明を実施するための最良の形態

[0029] (1)滴下原液

この発明の滴下原液は、高温ガス炉用燃料核製造に好適に使用される硝酸ゥラニルを含有する液である。この発明の滴下原液は、その粘度が 15°Cにおいて 4. 0 X 1 0—²— 6. 5 X 10— ²Pa' s (40— 65cPを換算した値)である。滴下原液の粘度が前記範囲内にあると真球度の良好な重ウラン酸アンモ-ゥム粒子を形成することができる。一方、粘度が前記下限値よりも下回ると、重ウラン酸アンモ-ゥム粒子の形が悪くなり易ぐ真球度の良好な重ウラン酸アンモ-ゥム粒子を形成することができないことがある。また粘度が前記上限値よりも大きいと、滴下原液の粘度が高すぎることによって、滴下ノズルに詰まりを生じて滴下ができなくなったり、内部欠陥のある重ウラン酸アンモ -ゥム粒子が形成されることがある。

[0030] このような粘度を有する滴下原液としては、硝酸ゥラニルとテトラヒドロフルフリルァルコールとポリビュルアルコールとを含有し、 15°Cにおけるその粘度が 4. 0 X 10— ²— 6. 5 X 10— ²Pa' sである溶液を挙げることができる。

[0031] なお、前記テトラヒドロフルフリルアルコールの代替材料として、ォキセタン、テトラヒドロフラン、及びジォキサン等の炭素数 1一 4の水溶性環状エーテル、並びに 2, 5— テトラヒドロフランジメタノール等の、炭素数が 1一 3のアル力ノール基を前記環状エーテルに結合するアル力ノール基含有水溶性環状エーテル等を挙げることができる。

[0032] なお、前記ポリビュルアルコールの代替材料として、ポリアクリル酸ナトリウム及びポリエチレンォキシド等の合成ポリマー、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシェチルセノレロース、メチノレセノレロース、及びェチノレセノレロース等のセノレロース系ポリマー、可溶性でんぷん、及びカルボキシメチルでんぷん等のでんぷん系ポリマー、デキストリン、及びガラクタン等の水溶性天然高分子等を挙げることができる。

[0033] 硝酸ゥラニルの滴下原液における含有量としては、通常、 0. 6-0. 9moHJ/Lである。硝酸ゥラニルの含有量が前記範囲内にあると、真球度の良好な二酸ィ匕ウラン燃料核を再現性よく製造することができ、前記範囲を外れると、真球度の低劣な二酸化ウランが生成することがある。

[0034] 前記 THFAの滴下原液全体における含有量としては、通常、 40— 50体積％が好ましぐ 43— 47体積％がより好ましい。前記 THFAの滴下原液における含有量が前記範囲内にあると、真球度の良好な二酸ィ匕ウラン燃料核を再現性よく製造することができ、前記範囲を外れると、真球度の低劣な二酸ィ匕ウラン燃料核が生成することがある。

[0035] 前記 PVAの滴下原液における含有量としては、通常、 10— 15g/Lが好ましい。前記 PVAの滴下原液における含有量が前記範囲内にあると、滴下原液の粘度を良好に維持することができて真球度の良好な二酸ィ匕ウラン燃料核を再現性よく製造することができる。含有量が 10g/Lより小さい場合、真球度の低劣な二酸化ウラン燃料核が生成することがある。一方、含有量が 15g/Lを超える場合、内部組織に欠陥のある二酸ィ匕ウラン燃料核を生成することがある。

[0036] この発明に係る滴下原液は、この発明の目的を阻害しない限り、その他の成分を含有することができる。その他の成分としては増粘剤、安定化剤等を含有していてもよい。

[0037] (2)滴下原液の調製方法

この発明の滴下原液調製方法は、図 1に示されるように、硝酸ゥラニル溶液と THF Aとを混合して硝酸ゥラニル混合溶液を調製し、 PVAを水に溶解させて PVA水溶液を調製し、前記 PVA水溶液と THFAとを混合して PVA溶液を調製し、前記硝酸ゥラ -ル混合溶液と前記 PVA溶液とを混合することを基本とする。

[0038] (2-1)硝酸ゥラニル溶液の調製

前記硝酸ゥラニル溶液は、この発明に係る硝酸ゥラニル溶液の調製方法により得ることができる。

[0039] この発明に係る硝酸ゥラ -ル溶液の調製方法にぉ、ては、硝酸 (A)とウラン (B)とのモル比 (AZB)、すなわち、硝酸のモル数を酸ィ匕ウラン、例えば、八酸ィ匕三ウランにおけるウランのモル数で除した値が重要である。 [0040] 前記硝酸ゥラニル溶液は、硝酸と酸化ウラン、例えば、八酸化三ウランとを反応させることにより、前述したように以下の反応式に従って得られる。

[0041] [化 2]

U₃0₈ + 8H 0₃→3U0₂ (N0₃) 2 + 2Ν0₂ Τ + 4Η ₂0 ' · ' (1 )

[0042] また、硝酸と酸化ウラン、例えば、八酸ィ匕三ウランとが、以下の反応式に従って反応するとも考えられる。

[0043] [化 3]

3 U, Ο, + 20 HN0₃— 9UO, (NO , 3 ₅ +2NO+ 1 O H, O . -■ (2) したがって、この発明における硝酸ゥラニル溶液の調製方法において、前記モル比は、 2. 1-2. 6であるのが好ましぐ特に、 2. 3-2. 5であるのが好ましい。

[0044] 前記モル比力 2. 1よりも小さいと、酸ィ匕ウラン、例えば、八酸化三ウランが完全に溶解せず、残渣が発生することがある。一方、前記モル比力 2. 6よりも大きいと、硝酸の使用量が多くなり、硝酸ゥラ -ル溶液の製造コストがかかることがある。さらに、廃液中の硝酸由来の窒素量が増え、環境に負荷を与えてしまうことがある。

[0045] この発明においては、通常、濃度が 50質量％以上、好ましくは、 60質量％以上の硝酸が用いられる。

[0046] 前記酸化ウラン、例えば、八酸ィ匕三ウランの形態としては、顆粒状または粉末状等のいずれであってもよいが、硝酸に、素早ぐしかも完全に溶解しやすい粉末状であるのが好ましい。

[0047] この発明における硝酸ゥラニル溶液の調製方法の好適な態様は、前記硝酸と前記酸ィ匕ウラン、例えば、八酸ィ匕三ウランとを、 70— 110°Cで反応させることである。

[0048] 前記温度が 70°Cよりも低いと、酸ィヒウランが十分溶解しない事があり、所定のウラン濃度を得られなヽことがある。

[0049] この発明にお、ては、酸ィ匕ウランとして、八酸ィ匕三ウランを用いるのが好適であるが

、前記八酸ィ匕三ウランの他にも、例えば、二酸ィ匕ウランおよび三酸ィ匕ウラン等を用いることがでさる。

[0050] さらに、硝酸ゥラニル溶液を調製する場合、発生する NOxガスを化学的に処理する工程を有することが好ま、。

[0051] 前記工程における NOxガスの処理法としては、 NOxガスをアルカリに吸収させる湿式法または NOxガスを触媒を用いて還元する乾式法等を挙げることができる。

[0052] 前記アルカリとしては、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸ィ匕カルシウム、アンモニア等を挙げることができ、前記触媒としては、三元触媒等を挙げることができる。

[0053] この発明における硝酸ゥラニル溶液を調製する製造装置の一例を図 2に示す。

[0054] 図 2において、 Aは硝酸ゥラ -ル溶液製造装置、 1は反応容器、 2は硝酸貯留槽、 3 は酸ィ匕ウラン投入ホッパー、 4は加熱装置、 5は NOxガス処理装置および 6は攪拌装置を示す。

[0055] 前記反応容器 1は、酸ィ匕ウラン、例えば、八酸化三ウランと硝酸とを反応させて硝酸ゥラニル溶液を生成させる容器である。

[0056] 前記反応容器 1としては、特に制限はないが、耐腐食性、耐熱性、耐圧性、密閉性を有する容器が好ましい。

[0057] 前記反応容器 1の材料としては、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金、ステンレス鋼等を挙げることができる。

[0058] また、前記反応容器の大きさ及び形状については、特に制限はないが、臨界安全管理を形状制限で行う場合は、形状制限を満たす寸法を有する大きさ及び形状に反応容器を形成する。

[0059] 前記硝酸貯留槽 2は、硝酸を貯留する槽であり、配管およびポンプ P2を介して反応容器 1に接続される。

[0060] 前記硝酸貯留槽 2の材質、大きさ及び形状につ!、ては、特に制限はな!/、。

[0061] 前記硝酸貯留槽 2内に貯留された硝酸は、前記ポンプ P2により反応容器 1内に送液される。送液は、連続的であっても断続的であってもよい。

[0062] 前記酸ィ匕ウラン投入ホッパー 3は、酸ィ匕ウラン、例えば、八酸ィ匕三ウランを貯留しており、供給器 (図示せず。）を介して反応容器 1に接続される。

[0063] 前記酸化ウラン投入ホッパー 3の材質、大きさ及び形状については、特に制限はない。 [0064] 前記酸化ウラン投入ホッパー 3内に蓄えられた酸化ウラン、例えば、八酸化三ウランは、前記供給器により反応容器 1内に投入される。

[0065] 前記供給器としては、公知の供給器であれば、ずれの供給器であってもよぐ例えば、ロータリーフィーダ一またはテープノレフィーダ一を挙げることができる。

[0066] 前記加熱装置 4は、硝酸ゥラニル溶液を加熱する装置である。

[0067] 硝酸ゥラニル溶液を好適な温度に加熱することができる限り、公知の加熱装置を用いることができ、電気、熱水、マイクロ波照射等による加熱手段を有する加熱装置を挙げることができる。

[0068] 前記 NOxガス処理装置 5は、反応の副生成物である NOxガスを無害化処理する装置であり、配管およびポンプ P1を介して前記反応容器 1に接続される。

[0069] 前記 NOxガス処理装置 5の大きさ及び形状としては、前記 NOxガス濃度を処理した後の排出ガス濃度が、環境基準値を下回る限りにおいて、特に制限はない。

[0070] 前記攪拌装置 6としては、特に制限はなぐ例えば、低速回転型攪拌機または中速回転型攪拌機等を挙げることができる。

[0071] 前記攪拌装置 6に備えられた攪拌翼の回転数は、 100— 300rpmであるのが好ましぐその回転は、連続的であっても、断続的であってもよい。

[0072] 前記硝酸ゥラエル溶液製造装置 Aを用いると、例えば、以下のようにして、硝酸ゥラニル溶液を製造することができる。

[0073] まず、酸化ウラン投入ホッパー 3から所定量の酸化ウラン、例えば、八酸ィ匕三ウラン粉末が、反応容器 1に投入される。

[0074] 次、で、 NOxガス処理装置 5を作動させた後、硝酸貯留槽 2から所定量の硝酸を送液する。

[0075] その後、攪拌装置 6および加熱装置 4を作動させる。

[0076] 反応容器 1内の混合物の温度を一定に保ち、所定時間、反応させる。

[0077] 反応後の溶液を前記反応容器 1内から、公知の排出手段を用いて取り出すことにより、硝酸ゥラニル溶液を得ることができる。

[0078] (2-2)硝酸ゥラ -ル混合溶液の調製

以上のようにして調製された硝酸ゥラ -ル溶液と THFAとを混合して硝酸ゥラニル混合溶液を調製する。

[0079] 滴下原液全体中の THFAは、通常、滴下原液全体の 40— 50体積％であり、特に、 43— 47体積％が好ましい。滴下原液全体中の THFAが前記範囲内にあると、滴下原液から滴下される液滴中の硝酸ゥラエルの含有量が過少にならず、かつ、適正な粘度を有する溶液が形成されて、最終的には真球度の良好な燃料核を得るための液滴を調製することができる。この硝酸ゥラニル混合溶液調製の際に用いる THF Aは、滴下原液全体のそれに対して 50— 99体積％とするのが混合性の観点から良い。

[0080] 前記硝酸ゥラニル溶液と THFAとの混合は、 15°C以下に冷却しながら行うことが好ましい。混合操作は、滴下原液を調製する貯留槽で行うのが好ましぐその貯留槽は、硝酸ゥラニル溶液と THFAとの攪拌を、約 15°C以下に保持しつつ実行可能な装置であればよい。

[0081] (2-3)PVA水溶液の調製

PVA水溶液は、 PVAと水とを常温で、好ましくは加熱しながら混合して得ることができる。

[0082] この発明にお!/、ては、 PVAとして、乾燥した PVAを用いることが好まし!/、。乾燥した PVAを用いるのは、 PVAを正確に秤量し、真球度の良好な二酸ィ匕ウラン粒子を歩留まりよく製造することのできる重ウラン酸アンモ-ゥム粒子を好適に製造することのできる滴下原液を再現性よく調製するためである。

[0083] 前記乾燥した PVAは、吸湿した PVAを十分に乾燥することにより得ることができる。乾燥の程度としては、例えば、乾燥剤を入れた乾燥器内に、吸湿した乾燥剤を収容し、 PVAの重量減少が見られなくなるまで高真空の減圧状態に維持することにより達成される乾燥度合、を挙げることができる。 PVAを例えば乾燥剤を収容したデシケータ等の乾燥器内に収容し、少なくとも一昼夜デシケータ内を高真空に維持することにより、乾燥した PVAを得ることができる。 PVAを乾燥する手法としては、前記したような、乾燥剤と共に常圧下に、好ましくは高真空下に PVAを保管することのほかに、常圧又は減圧下で、吸湿した PVAを高温度に加熱する乾燥手法、高真空下に凍結と解凍とを繰り返す凍結乾燥手法等を採用することもできる。このような乾燥手法により乾燥した PVAは、この発明の方法に使用されるまで、吸湿しないように乾燥状態下に保管されて、ることが好ま、。

[0084] 加熱乾燥又は凍結乾燥における加熱温度等の処理温度及び加熱時間等の処理時間は一律でなぐ加熱処理される PVAの取扱量、加熱方式などによって適宜、決定される。 PVAの質量の減少がなくなった状態で、乾燥した PVAが得られたと判断すればよい。 PVAが変形、変質又は分解するような加熱条件を採用すべきではない。加熱温度は 70— 90°C、加熱時間は 20分一 2時間程度が適当である。

[0085] 吸湿した PVAの加熱処理に当っては、特別な加熱装置を用いる必要はな、が、炉又は管に吸湿した PVAを収容して加熱処理してもよぐ板上に吸湿した PVAを敷き置いて、又は籠に吸湿した PVAを収容して、熱風を吹きかけて加熱処理してもよい。

[0086] 前記乾燥剤と共に一定期間、保存された PVAを用いる手段を採用する場合は、活性炭、活性アルミナ、シリカゲルなどの乾燥剤を収容した容器、例えば、デシケータに、一定期間、保存された後の PVAが用いられる。乾燥剤としては、シリカゲルが好ましぐ保存期間は、保存される PVAの種類、保存量などによって適宜、決定される。 PVAの質量の減少がなくなった状態で、乾燥した PVAが得られたと判断すればよい。いずれにしてもこの発明の方法においては、具体的には、吸湿した PVAを加熱処理して得られたところの、乾燥した PVAを使用し、及び、乾燥剤と共に保存されたところの、乾燥した PVAが好適に使用される。

[0087] 前記 PVAの滴下原液における含有量としては、通常、 10— 15g/Lが好ましい。前記 PVAの滴下原液における含有量が前記範囲内にあると、滴下原液の粘度を良好に維持することができて真球度の良好な重ウラン酸アンモ-ゥム粒子を再現性よく製造することができ、前記範囲を外れると、真球度の低劣な重ウラン酸アンモニゥム粒子が生成することがある。

[0088] 前記 PVAの PVA水溶液における含有割合としては、通常、 6— 9質量％であり、特に、 7— 8質量％が好ましい。前記 PVAの PVA水溶液における含有割合が前記範囲内にあると、硝酸ゥラ -ル含有の滴下原液の粘度を、 15°Cにおいて 4. O X 10—²— 6. 5 X 10— ²Pa' sの範囲内に良好に維持することができ、さらに、 PVA水溶液、例えば、ポリビュルアルコール水溶液中に PVAの溶解残渣が生じることがな!、。 [0089] 前記 PVAの PVA水溶液における含有割合が 6質量％未満であると、最終的に得られる滴下原液の粘度が小さくなり過ぎて滴下原液の滴下に支障を来たし、 9質量％を超えると PVA水溶液に PVAの溶解残渣を生じてしまうことがある。

[0090] 前記溶解に際する加熱温度つまり PVAと水との混合物を加熱する温度は、低くとも 75°Cつまり 75°C以上であるのが好ましい。前記加熱温度が 75°C以上であれば、 PV Aの未溶解残渣がなく、均一な PVA水溶液を調製することができる。

[0091] PVAと水との混合物は通常、溶解性をよくするため攪拌する。攪拌時間は、通常、 80— 100分であるのが好ましい。加熱しながら前記混合物を攪拌混合すると、水が蒸発して混合物中の水分の含有量が低下することがあるが、減少した水分量は、加熱されている混合物に適宜に水を添加することにより、補う。

[0092] (2-4)PVA溶液の調製

そして、前記 PVA水溶液と THFAとを混合して PVA溶液を調製する。

[0093] 前記 PVA水溶液と THFAとの混合割合は、滴下原液を調製する際の前記 PVA水溶液が滴下原液全体の 15— 20体積％となる PVA水溶液の量に対し、前記 THFA の配合量力滴下原液中の THFAの全量に対して 1一 50体積％、特に 30— 40体積％となるように、調整される。

[0094] 前記 THFAの配合量が前記範囲内にあると、 PVAが均一に分散した PVA溶液を得ることができる。

[0095] また、前記 THFAと前記 PVA水溶液とを混合する際には、それら混合物の温度を低くても 50°C、好ましくは、低くても 60°Cになる前に、 THFAを添加するのが好ましい。

[0096] 前記 PVA水溶液の温度が、 50°C未満になつてから、 THFAを添カ卩すると、 PVA 溶液中の PVAがゲルイ匕してしまい、その結果、滴下原液を滴下するときに不都合を生じることがある。

[0097] (2-5)硝酸ゥラニル混合溶液と PVA溶液との混合

滴下原液は、前記硝酸ゥラエル混合溶液と前記 PVA溶液とを混合する。

[0098] また、前記硝酸ゥラエル混合溶液と前記 PVA溶液とを攪拌しながら混合し、その後ガス抜き操作および純水添加操作をして体積調整を行う。この操作によりバッチ毎のウラン濃度を一定にすることができる。このようにすると、真球度が良好であり、内部欠陥のない 1粒子あたりのウラン重量が均一な重ウラン酸アンモ-ゥム粒子を得ることができる。

[0099] なお、体積及び粘度調製後の滴下原液のウラン濃度は、 0. 6-0. 9md-U/Lであることが好ましい。

[0100] ここで、体積調整後の滴下原液のウラン濃度力 0. 6moHJ/L未満であると、 PVA 添加量が相対的に多くなり、粘度が大きくなりすぎ、滴下ノズルに詰まりを生じて滴下ができなくなったり、内部欠陥のある重ウラン酸アンモ-ゥム粒子が形成されることがある。

[0101] 体積調整後の滴下原液のウラン濃度力 0. 9moHJ/Lを超えると、 PVA添加量が相対的に少なくなり、滴下原液の粘度が低下し、真球度等の燃料核の品質に影響を与えると、う不利を生じることがある。

[0102] (3)高温ガス炉用燃料の製造

以上のような滴下原液の調製方法で調製された滴下原液は、所定の温度に冷却されて粘度を調整した後、細径の滴下ノズルを用いてアンモニア水溶液に滴下される

[0103] このアンモニア水溶液に滴下された液滴は、アンモニア水溶液表面に達するまでの間に、アンモニア雰囲気中を通過する。このアンモニア雰囲気の通過によって、液滴表面をゲルイ匕させるため、アンモニア水溶液表面到達時における変形を軽減することができる。アンモニア水溶液中における硝酸ゥラ -ルは、アンモニアと十分に反応し、重ウラン酸アンモ-ゥム粒子 (ADU粒子）となる。

[0104] この重ウラン酸アンモ-ゥム粒子は、乾燥された後、大気中で焙焼され、三酸化ゥラン粒子となる。さらに、三酸ィ匕ウラン粒子は、還元 '焼結されることにより、高密度のセラミックス状の二酸ィ匕ウラン粒子となる。この二酸ィ匕ウラン粒子をふるい分け、すなわち分級して、所定の粒子径を有する燃料核を得る。

[0105] なお、この燃料核を使用してなる高温ガス炉用燃料の構造は、既に述べたとおりである。

[0106] 高温ガス炉用燃料は、燃料コンパクトもしくはぺブル球として成型される。この燃料コンパクトもしくはべブル球は、高温ガス炉用燃料を黒鉛粉末、粘結剤等からなる黒鉛マトリックス材とともに、中実円筒形、中空円筒形又は球形にプレス成型またはモ一ルド成型したのち、焼成して得られる。

実施例

[0107] (実施例 1)

以下、実施例および比較例を挙げて、この発明をより具体的に説明する。なお、この発明は実施例の内容に限定されるものではない。前記実施形態において、以下の具体的条件で、滴下原液を調製した。この条件は、滴下原液の粘度が 15°Cにおいて 5. 2 X 10— ²Pa' s (52cPを換算した値）である場合である。

THFAの滴下原液全体の割合：45体積％

PVA水溶液の滴下原液全体の割合：18体積％

PVAの溶解時間： 90分

PVA水溶液の濃度：7. 3質量％

PVA溶液中に含まれる滴下原液全体の THFA量

に対する THFAの割合：37体積％

体積調整後の滴下原液のウラン濃度割合：0. 76mol/L

体積調整後の硝酸とウランとのモル比：2. 3

さらに、条件を変えて、様々な粘度の滴下原液を作製した。そして、前記実施形態のように、燃料核を製造した。なお、滴下原液の粘度は、振動式粘度計である山ー電機 (株)製ピスコメイト VM— 1 A— Lを使用して、測定した。

[0108] [評価方法および評価結果]

実施例で得られた滴下原液を使用して得られた重ウラン酸アンモ-ゥム粒子 (AD

U粒子）の内部組織の評価を行った。

[0109] また、得られた重ウラン酸アンモ-ゥム粒子を、乾燥した後、大気中で焙焼して、三酸ィ匕ウラン粒子とした。さら〖こ、三酸化ウラン粒子を、還元'焼結して、高密度のセラミック状の二酸ィ匕ウラン粒子とした。この二酸ィ匕ウラン粒子をふるい分け、すなわち分級して、所定の粒子径を有する燃料核に酸化ウラン粒子)を得た。その後、得られた燃料核に酸化ウラン粒子)を用いて、真球度の評価を行った。また、様々な粘度における燃料核を分級後に、歩留まりの評価を行った。

[0110] [ADU粒子の内部組織の評価方法]

得られた ADU粒子を研磨し、 ADU粒子の断面を光学顕微鏡で観察し、クラック等の有無を判断することにより、内部組織の評価を行った。その裁断面を観察したところ、均一な内部組織が形成されていることを確認した（図 3参照)。

[0111] 料核の真球度の評価方法]

PSA法によって、燃料核（二酸ィ匕ウラン粒子）の真球度の評価を行った。 PSA法とは、図 4に示されるように、フォトダイオード、スリット、光源を使用する方法である。光源から照射された光がスリットを通過し、フォトダイオードおよびスリットの間を動く燃料核 (二酸ィ匕ウラン粒子)の陰影をフォトダイオードにより測定する。フォトダイオードにより測定された燃料核 (二酸ィ匕ウラン粒子)の陰影により粒子の直径が求められる。以上の測定をくり返し、燃料核 (二酸ィ匕ウラン粒子)のあらゆる方向に関して行うことにより、燃料核 (二酸ィ匕ウラン粒子)の真球度が求められる。

[0112] この PSA法により、 1粒子につき、 50回直径を測定し、最大直径/最小直径の比により、 100粒子について真球度を求めた。例えば、真球度 1. 2以下の粒子力全体の 95%以上あれば、真球度は良好であると判断される。

[0113] 料核の歩留まりの評価]

歩留まりの評価は、以下の式に基づいて行った。なお、この評価結果を図 5に示す

[0114] [数 1] 外遷別、真球度選別に

合格したウラン重'量 (

X t o o (%)

投入ウラン遠量（ g )

[0115] ここで、得られた燃料核粒子に対して、外径選別と真球度選別を行う。外径選別は、篩い目の大きさを変えて、篩い作業を燃料核粒子に対して実施し、所定の外径範囲内になった燃料核を合格とした。真球度選別は、振動をかけた微少角度傾けた面に対し、燃料核粒子を供給し、真球度の良好な燃料核粒子が、垂直に落下することを利用した作業であり、上記のように、垂直に落下した燃料核粒子を合格とした。 [0116] 以上のように、重ウラン酸アンモ-ゥム粒子 (ADU粒子）の内部組織、燃料核の真球度の評価を行った結果、良好な重ウラン酸アンモニゥム粒子 (ADU粒子)及び燃料核が得られたことが分力つた。さらに、図 5によれば、滴下原液温度が 15°Cのとき滴下原液の粘度が約 4. 0 X 10— ²— 6. 5 X 10— ²Pa' s (40— 65cPを換算した値）の範囲内で歩留まりがよいことがわ力つた。これにより、この発明に係る滴下原液を用いれば、高品質の燃料核を得ることができることがわ力つた。

[0117] (実施例 2)

4Lの純水に、 300gのポリビュルアルコール粉末（PVA粉末）を添加して得た混合液を、 95°Cで 90分間、攪拌することにより、 PVAの濃度が 7質量％である PVA水溶液を得た。このようにして得られた PVA水溶液に溶解残渣は認められなカゝつた。次いで、この PVA水溶液の液温が 80°Cの状態で、 4Lのテトラヒドロフルフリルアルコール (THFA)を添カロして PVA溶液を得た。

[0118] さらに、この PVA溶液約 8Lと硝酸ゥラニル溶液約 9L及び THFA約 7Lを混合してなる硝酸ゥラニル混合溶液と純水とを添加して、硝酸ゥラニル含有の滴下原液を得た。

[0119] また、この実施例 2で得られた滴下原液の粘度を、粘度計（山一電機社製)を用いて測定したところ、 12°Cにおいて、 5. 5 X 10— ²Pa' sであった。これは、 15°Cの粘度に換算すると、 5. 0 X 10— ²Pa' sである。

[0120] この滴下原液をアンモニア水中に滴下することにより重ウラン酸アンモ-ゥム粒子を製造した。その後、乾燥工程を経た重ウラン酸アンモ-ゥム粒子の直径面で二つに切断してその裁断面を観察したところ、均一な内部組織が形成されていることを確認した。また、前記した真球度の評価方法によって、燃料核の真球度の評価を行い、 1 %以下の不良率であることを確認した。

(比較例 1)

実施例における PVAの添加量を 230gに変更した以外は、実施例 1と同様にして、滴下原液を得た。すなわち、 PVAの濃度が 5. 4質量％である PVA水溶液を使用した。

[0121] また、前記滴下原液の粘度を、前記粘度計を用いて測定したところ、 15°Cで 3. 5 X 10— ²Pa' sであり、実施例 2で調製した滴下原液よりも、粘度が低いことがわ力つた。

[0122] この滴下原液を用いて製造された重ウラン酸アンモ-ゥム粒子を、乾燥した後、大気中で焙焼し、三酸ィ匕ウラン粒子とした。さらに、三酸ィ匕ウラン粒子は、還元'焼結されることにより、高密度のセラミックス状の二酸ィ匕ウラン粒子とした。この二酸ィ匕ウラン粒子をふるい分け、すなわち分級して、所定の粒子径を有する燃料核 (二酸化ウラン粒子)を得た。

[0123] 得られた燃料核 (二酸化ウラン粒子)を前述した真球度の評価方法を用いて真球度の低劣な燃料核 (二酸化ウラン粒子)を分別したところ、 7%の燃料核が不良となった

[0124] これは、滴下原液の粘度が低いことにより、滴下ノズルより放出された液滴の表面張力が小さく球形に形状を維持しにくいことにより重ウラン酸アンモ-ゥム粒子が変形したことに起因すると思われる。

[0125] (比較例 2)

実施例 2における PVAの添加量を 400gに変更した以外は、実施例 2と同様にして

、滴下原液を得た。すなわち、 PVAの濃度が 9. 1質量％である PVA水溶液を使用した。

[0126] 本比較例で得られた PVA水溶液中に残渣が確認され、 PVAが均一に分散した P VA水溶液を得ることができな力つた。この滴下原液をアンモニア水中に滴下することにより重ウラン酸アンモニゥム粒子を製造した。その後、乾燥工程を経た重ウラン酸ァンモ -ゥム粒子の直径面で二つに切断してその裁断面を観察したところ、内部欠陥が形成されていることを確認した（図 6参照)。これは、滴下原液中の PVA濃度が高すぎるので、アンモニアと硝酸ゥラエルとの反応力粒子内部まで進行していないことに起因すると思われる。

[0127] (実施例 3)

酸ィ匕ウラン粉末を硝酸に溶解し、 100°Cで 1. 5時間、撹拌して硝酸ゥラエル溶液（ 2. 4moHJ/L)を調製した。この硝酸ゥラ -ル溶液に、テトラヒドロフルフリルアルコール 4Lをカ卩ぇ混合し、硝酸ゥラ -ル混合溶液とした。一方 7質量％のポリビュルアルコール水溶液にテトラヒドロフルフリルアルコールをカ卩えて、ポリビニールアルコール溶液とし、これを上記硝酸ゥラニル混合溶液と攪拌混合の上、水を加えて滴下原液とした。この原液の粘度は、 10°Cで 5. 3 X 10— ²Pa' s (53cP)であった。これは、 15°Cで 4 . 3 X 10— ²Pa' sに該当するものである。

[0128] このときに用いた前記増粘剤は、予め 85°Cで 50分間、電熱加熱処理して、完全に乾燥させて秤量した。

[0129] 次!、で、前記のようにして調製された原液 24Lを、原液送液ポンプによって原液流量調整弁を介して原液流量 240cm³Z分で原液滴下装置に供給した。この原液滴下装置に供給された原液を、振動数 75Hzで振動させた原液滴下ノズルから、アンモ-ァガス雰囲気下に液滴として、 28%アンモニア水溶液を貯留する槽中に滴下させて、重ウラン酸アンモニゥム粒子を製造した。

[0130] 続いて、前記のようにして製造された重ウラン酸アンモ-ゥム粒子を後処理槽に収容し、この後処理槽を回転させながら、 80°Cで 1時間、熟成処理した後、 80°Cの水によって洗浄処理し、さらに、 70°Cのエチルアルコールによって 30分、洗浄処理した後、 100°Cで 3時間、乾燥処理して、乾燥重ウラン酸アンモニゥム粒子を得た。

[0131] その後、前記のようにして得られた乾燥重ウラン酸アンモニゥム粒子を、大気中、 55 0°Cで 3時間、焙焼して、三酸ィ匕ウラン粒子を製造した。この三酸ィ匕ウラン粒子を、還元雰囲気下 (水素窒素混合ガス雰囲気下）、 600°Cで 3時間、還元処理し、さらに、 1550°Cで 1時間、焼結処理して、セラミックス状の二酸ィ匕ウラン粒子を得た。

[0132] 前記のようにして得られた二酸ィ匕ウラン粒子を分級 (外径選別及び真球度選別）した、燃料核粒子の真球度を測定したところ平均が 1. 04であった。また、燃料核粒子の歩留まりは、 99. 1質量％であった。

[0133] (実施例 4)

増粘剤として、シリカゲルを装荷したデシケータ中に 3日間、保存したポリビニルァルコール粉末を用いた以外は、実施例 1と同様にして、燃料核粒子を製造した。ただし、原液の粘度は、 10°Cで 5. 1 X 10— ²Pa' s (51cP)であった。これは、 15°Cでの粘度で 4. 2 X 10— ²Pa' sに相当する。その結果、燃料核粒子の平均真球度は 1. 05であった。また、燃料核粒子の歩留まりは、 98. 5質量％であった。

[0134] (比較例 3) 増粘剤として、 9質量％の水分を含有したポリビニルアルコール粉末を用いた以外は、実施例 3と同様にして、燃料核粒子を製造した。ただし、原液の粘度は、 10°Cで 4. 4 X 10— ²Pa' s (44cP)であった。これは、 15°Cで 3. 4 X 10— ²Pa' sの粘度に相当する。その結果、燃料核粒子の平均真球度は 1. 08であった。また、燃料核粒子の歩留まりは、 92質量％であった。

[0135] 実施例 3及び 4によって製造された、良好な真球度を有する燃料核粒子の歩留まりが高いのに対し、比較例 3におけるその歩留まりが劣るのは、 PVAが正確に秤量されず、本来添加されるべき量よりも少ない量の PVAが秤量されて用いられ、調製された重ウラン酸アンモニゥム粒子製造用原液の粘度が低下したことに起因するものと推測される。

[0136] (実施例 5)

NOxガス処理装置および加熱装置を備えたステンレス製タンク (縦 0. 3m X横 0. 3 m X高さ 0. 5m)に、八酸化三ウラン粉末 5. 1kgを入れ、このタンクに、モル比（硝酸 Zウラン）が 2. 3になるように、硝酸 3. 3Lを少しずつ添加した。硝酸添加後、加熱装置を作動させ、タンク内の液温を 100°Cに保持し、八酸化三ウランと硝酸とを反応させた。

[0137] 反応開始から 90分後、八酸化三ウラン粉末は、完全に溶解しており、タンク内の溶液中に残渣は確認されな力つた。

[0138] (比較例 4)

実施例 5と同様のタンクに、八酸化三ウラン粉末 5. 1kgを入れ、このタンクに、モル比（硝酸 Zウラン）が 2. 05になるように、硝酸 2. 9Lを少しずつ添加した。硝酸添カロ後、加熱装置を作動させ、タンク内の液温を 100°Cに保持し、八酸化三ウランと硝酸とを反応させた。

[0139] 反応開始から 90分後、八酸化三ウラン粉末は、完全に溶解しておらず、 15gの残渣が確認された。

Claims

請求の範囲

[1] 重ウラン酸アンモ-ゥム粒子製造用の滴下原液であって、 15°Cにおける粘度が 4.

O X 10— ²— 6. 5 X 10— ²Pa' sであることを特徴とする滴下原液。

[2] 硝酸ゥラ-ルとテトラヒドロフルフリルアルコールとポリビュルアルコールとを含有してなる前記請求項 1に記載の滴下原液。

[3] 重ウラン酸アンモ-ゥム粒子製造用の滴下原液の調製方法であって、硝酸ゥラ -ル溶液とテトラヒドロフルフリルアルコールとを混合して硝酸ゥラ -ル混合溶液を調製し

、ポリビュルアルコールを水に溶解してポリビュルアルコール水溶液を調製し、前記ポリビュルアルコール水溶液とテトラヒドロフルフリルアルコールとを混合してポリビ- ルアルコール溶液を調製し、前記硝酸ゥラニル混合溶液と前記ポリビニルアルコール溶液とを混合することを特徴とする滴下原液の調製方法。

[4] 滴下原液全体中の前記ポリビニルアルコール水溶液は、滴下原液全体の 15— 20 体積％であることを特徴とする前記請求項 3に記載の滴下原液の調製方法。

[5] 滴下原液全体中のテトラヒドロフルフリルアルコールは、滴下原液全体の 40— 50 体積％であることを特徴とする前記請求項 3または請求項 4に記載の滴下原液の調製方法。

[6] 前記硝酸ゥラニル混合溶液と前記ポリビニルアルコール溶液とを攪拌しながら混合し、その後ガス抜き操作および純水添加操作をして体積調整を行うことを特徴とする前記請求項 3—請求項 5のいずれか 1項に記載の滴下原液の調製方法。

[7] 前記滴下原液中のウラン濃度が 0. 6-0. 9md-U/Lであることを特徴とする請求項 3—請求項 6いずれか 1項に記載の滴下原液の調整方法。

[8] 前記ポリビニルアルコール水溶液と前記テトラヒドロフルフリルアルコールとを混合してポリビニルアルコール溶液を調製する際には、ポリビュルアルコール水溶液の温度が低くても 50°Cになる前に、テトラヒドロフルフリルアルコールを添加することを特徴とする前記請求項 3—請求項 7のいずれか 1項に記載の滴下原液の調製方法。

[9] 重ウラン酸アンモ-ゥム粒子製造用の、硝酸ゥラエルとポリビュルアルコール水溶液とテトラヒドロフルフリルアルコールとを含有して成る滴下原液の調製方法であって、ポリビニルアルコールは乾燥重量で秤量して用いることを特徴とする滴下原液の調製方法。

[10] 前記乾燥したポリビュルアルコール力吸湿したポリビュルアルコールを加熱処理して得られて成る請求項 9に記載の滴下原液の調製方法。

[11] 前記乾燥したポリビニルアルコール力乾燥剤と共に保存されたポリビュルアルコールである請求項 9に記載の滴下原液の調製方法。

[12] 重ウラン酸アンモニゥム粒子製造用の滴下原液の調製に使用される硝酸ゥラニル溶液の調製方法であって、硝酸 (A)とウラン (B)とのモル比 (AZB)力 2. 1-2. 6 となるように、前記硝酸と酸ィ匕ウランとを反応させることを特徴とする硝酸ゥラニル溶液の調製方法。

[13] 前記硝酸と酸化ウランとを、 70— 110°Cで反応させる前記請求項 12に記載の硝酸ゥラニル溶液の調製方法。

[14] 前記硝酸と酸化ウランとの反応時に発生する NOxガスを化学的に処理する工程を有する前記請求項 12または 13に記載の硝酸ゥラニル溶液の調製方法。

[15] 重ウラン酸アンモ-ゥム粒子製造用の滴下原液を調製するのに使用されるポリビ- ルアルコール溶液の調製方法であって、ポリビュルアルコールと水とを混合して、 6—

9質量％のポリビニルアルコール水溶液を調製し、前記ポリビニルアルコール水溶液とテトラヒドロフルフリルアルコールとを混合することを特徴とするポリビュルアルコール溶液の調製方法。

[16] 前記ポリビニルアルコールと水とを、低くても 75°Cに加熱しながら溶解させることを特徴とする前記請求項 15に記載のポリビニルアルコール溶液の調製方法。

[17] 前記滴下原液に含まれるテトラヒドロフルフリルアルコールの含有量の 1一 50体積 %に相当するテトラヒドロフルフリルアルコールと前記ポリビュルアルコール水溶液とを、低くとも 50°C以上で混合することを特徴とする前記請求項 15または請求項 16に記載のポリビニルアルコール溶液の調製方法。