JP3051388B1 - 核燃料焼結体の製造方法 - Google Patents
核燃料焼結体の製造方法Info
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Abstract
核燃料焼結体の製造方法を得ること。 【解決手段】 湿式転換法によって製造された核燃料粉
末に微量の焼結助剤を添加し、この焼結助剤が添加され
た核燃料粉末を加圧成形し、その成形体を焼結する。
Description
造方法に関し、特に高密度を有する焼結体の製造方法に
関する。
に、原子炉に装荷する燃料としては、二酸化ウランもし
くは酸化プルトニウム入り二酸化ウラン等の核燃料酸化
物の焼結体である燃料ペレットを燃料被覆管中に封入し
て燃料棒を構成し、そのようにして構成された多数本の
燃料棒を格子状に束ねて燃料集合体としている。そし
て、燃料棒に封入する燃料ペレットとしての焼結体は、
核燃料酸化物の粉末を加圧成形し、これを焼結し、さら
に焼結体の外周面を研削することによって得られる。
経済設計の観点から、燃料の高燃焼度化が進められてい
る。この燃料の高燃焼度化を図るためには、燃料集合体
中の核***性物質量を高めることが必要であり、この対
策としては核***性物質濃度(濃縮度や富化度)を高め
ることが一つの効果的な手段であるが、焼結体の密度を
高めることも有効な手段となる。
ラン粉末の焼結特性と二酸化ウラン粉末から焼結体を製
造する際の製造条件によって決定される。二酸化ウラン
粉末の特性に関しては、その粉末が六フッ化ウランから
の乾式再転換粉末の場合には、高い焼結性を得ることが
できるが、湿式転換法による粉末の場合には、焼結性を
充分に高くすることは困難である。また、焼結体の製造
条件からの焼結密度上昇の達成量は限定される。
策の一つとしては、使用する粉末の粒子径を小さくして
焼結特性を高める(活性化する)方法があるが、活性化
し過ぎると粉末が酸化しやすくなる為取扱が難しくなる
等の問題がある。また、ペレット製造条件を変更する方
法もあるが、ペレット成形圧力を高めることは焼結体の
端面近傍に割れを発生させ易く、外観健全性の低下に繋
がると共に成形治具の摩耗を早めるという不都合があ
る。さらに焼結条件の変更では供給エネルギーを高める
ことが必要となる等の問題がある。
結体の高密度化及び結晶粒の均一化を図ることが可能な
核燃料焼結体の製造方法を得ることを目的とする。
核燃料粉末に硫黄濃度に換算して20ppmないし40
ppmの硫酸塩又は硫化物である焼結助剤を添加し、こ
の焼結助剤が添加された核燃料粉末を加圧成形し、その
成形体を焼結することにより、焼結密度がほぼ98%程
度でありかつ結晶粒径が均一となるようにしたことを特
徴とする。
て説明する。
しては、二酸化ウランその他の酸化ウラン、酸化プルト
ニウム、酸化トリウム等の1種または2種以上を混合し
たもの、或はさらに例えば酸化ガドリニウム等の中性子
吸収物を混合したものを使用する。
に焼結助剤となる硫酸塩又は硫化物を添加溶解させ、そ
の後重ウラン酸アンモニウムや炭酸ウラニルアンモニウ
等を経由して二酸化ウラン等の粉末を製造する。或は、
二酸化ウラン等の核燃料用原料粉末に硫酸塩または硫化
物を添加する。そして、これらの場合、上記硫酸塩また
は硫化物の添加によって、核燃料用原料粉末中における
硫黄濃度が20〜40ppmになるようにする。
料用原料粉末を成形機の金型に充填し、例えば0.5〜
5ton/cm2 程度の圧力で成形して40〜60%T
D(理論密度の40〜60%、理論密度は二酸化ウラン
の場合10.95g/cm3)の成形体を得る。
を、水素雰囲気中、水素と窒素の混合ガスからなる還元
性雰囲気中、二酸化炭素の分解を利用した酸化性雰囲気
中、或はアルゴン等の不活性ガス雰囲気中において、約
1500〜1800℃の温度で約1〜10時間の条件下
で焼結する。
剤として硫酸塩または硫化物を添加することによって、
焼結時に成形体中の空隙の排除が促進され、到達密度が
高く、かつ均一な結晶粒をもつ焼結体を得ることができ
る。
m(対硝酸濃度比)添加混合し、重ウラン酸アンモニウ
ムを沈殿させた後、還元処理を行い二酸化ウラン粉末を
製造した。その場合、二酸化ウラン粉末中の硫黄含有濃
度を40ppm(対ウラン比)に調整した。そして、そ
の後当該二酸化ウラン粉末を加圧成形して成形体を形成
し、焼結して焼結体を得た。上述のようにして得られた
焼結体の密度は表1に示す通りであって、硫酸を添加し
ないものに比べ約2%TD上昇した。
モニウムを硫黄含有濃度で20ppm(対ウラン比)の
割合で添加混合したものと60ppm(対ウラン比)の
割合で添加混合したものを作り、それらの二酸化ウラン
粉末をそれぞれ加圧成形して成形体を形成し、その成形
体を焼結して焼結体を得た。
結晶粒径の値は表2に示す通りであり、硫酸アンモニウ
ムを添加した場合には硫酸アンモニウム添加なしの場合
に比し焼結体密度が上昇した。しかし、硫黄含有濃度が
60ppmの場合には、焼結体の中心部と周辺部とで結
晶粒径が異なり、十分均一な結晶粒をもつ焼結体とはな
らなかった。
末に微量の焼結助剤を添加して加圧成形、焼結するよう
にしたので、その焼結助剤の効果により、二酸化ウラン
粉末の製造条件および二酸化ウランペレットの製造条件
を変更することなく、核燃料焼結体の高密度化を図るこ
とができる。しかも、焼結助剤の含有率が20ppmな
いし40ppmの場合には、均一な結晶粒を有するもの
とすることができる。
Claims (1)
- 【請求項1】湿式転換法によって製造された核燃料粉末
に硫黄濃度に換算して20ppmないし40ppmの硫
酸塩又は硫化物である焼結助剤を添加し、この焼結助剤
が添加された核燃料粉末を加圧成形し、その成形体を焼
結することにより、焼結密度がほぼ98%程度でありか
つ結晶粒径が均一となるようにしたことを特徴とする、
核燃料焼結体の製造方法。
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JP10374626A JP3051388B1 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 核燃料焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP10374626A JP3051388B1 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 核燃料焼結体の製造方法 |
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1998
- 1998-12-28 JP JP10374626A patent/JP3051388B1/ja not_active Expired - Fee Related
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