JPH11202073A - Production method for nuclear fuel pallet - Google Patents
Production method for nuclear fuel palletInfo
- Publication number
- JPH11202073A JPH11202073A JP10004214A JP421498A JPH11202073A JP H11202073 A JPH11202073 A JP H11202073A JP 10004214 A JP10004214 A JP 10004214A JP 421498 A JP421498 A JP 421498A JP H11202073 A JPH11202073 A JP H11202073A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- pellets
- fuel
- die
- nuclear fuel
- Prior art date
- 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.)
- Withdrawn
Links
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)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、核燃料ペレットの
製造方法、特に軽水炉用核燃料ペレットの製造方法に関
する。The present invention relates to a method for producing nuclear fuel pellets, and more particularly to a method for producing nuclear fuel pellets for light water reactors.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図４は、従来の軽水炉用核燃料ペレット
の製造方法を示すフローチャートである。まず、両押し
のプレス機を使用して、二酸化ウラン粉末に２〜３ｔの
荷重を加えて、円筒形状に圧縮成形する。この成形体
は、グリーンペレットと呼ばれ、その充填密度は、理論
密度の約５０〜６０％である。このとき、加える荷重は
二酸化ウラン粉末の性質によって適宜変更される。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a flowchart showing a conventional method for producing nuclear fuel pellets for a light water reactor. First, a uranium dioxide powder is compression-molded into a cylindrical shape by applying a load of 2 to 3 t using a double-pressing press. This compact is called green pellet, and its packing density is about 50 to 60% of the theoretical density. At this time, the applied load is appropriately changed depending on the properties of the uranium dioxide powder.
【０００３】次に、グリーンペレットを還元雰囲気中で
約１７００℃以上の高温で加熱して、その充填密度が理
論密度の約９５％になるように焼結する。得られた焼結
ペレット５１は、図５に示すように略鼓形状となり、焼
結ペレット５１の上下端に於ける直径が、中央部に於け
る直径よりも大きな形状となる。このため、所定の寸法
交差内の直径にするため、上下端の外周部をセンターレ
スグラインダーで研削加工し、その後、寸法、密度、外
観、不純物などについて検査を行ない、核燃料ペレット
として完成する。なお、研削屑は回収されて、再び核燃
料ペレットの原料として使用される。Next, the green pellets are heated in a reducing atmosphere at a high temperature of about 1700 ° C. or more, and sintered so that the packing density becomes about 95% of the theoretical density. The obtained sintered pellet 51 has a substantially drum shape as shown in FIG. 5, and the diameter at the upper and lower ends of the sintered pellet 51 is larger than the diameter at the center. For this reason, in order to make the diameter within a predetermined size intersection, the outer peripheral portions of the upper and lower ends are ground by a centerless grinder, and then the dimensions, density, appearance, impurities and the like are inspected to complete a nuclear fuel pellet. The grinding waste is collected and used again as a raw material for nuclear fuel pellets.
【０００４】焼結ペレット５１が、このように上下端に
於ける直径が中央部に於ける直径よりも大きな形状にな
る原因は、グリーンペレット内の充填密度分布が不均一
なためと考えられる。すなわち、両押しのプレス機で円
筒形に成形した場合、グリーンペレットの上下端の角の
部分の充填密度が、ほかの部分のそれよりも高くなって
しまう（例えば、上下端の角の部分の充填密度が理論密
度の５５％、他の部分の充填密度が理論密度の５０％と
言ったような場合である。）。このような充填密度の不
均一は、成型時のプレス機のダイス壁面と燃料粉末間の
摩擦係数に依存し、摩擦係数が増加すると充填密度が不
均一化すると考えられている。The reason why the diameter of the upper and lower ends of the sintered pellet 51 is larger than the diameter of the central portion is considered to be due to the non-uniform filling density distribution in the green pellet. That is, when the green pellet is formed into a cylindrical shape with a double-pressing press, the packing density of the upper and lower corners of the green pellet becomes higher than that of the other parts (for example, the upper and lower corners). This is the case where the packing density is 55% of the theoretical density and the packing density of other parts is 50% of the theoretical density.) Such non-uniformity of the packing density depends on the friction coefficient between the die wall of the press machine and the fuel powder at the time of molding, and it is considered that the packing density becomes non-uniform as the friction coefficient increases.
【０００５】このように充填密度が不均一となったグリ
ーンペレットを焼結した場合には、上下端の角の部分の
充填密度は他の部分のそれよりも高いが、その差は小さ
くなる（例えば、上下端の角の部分の充填密度が理論密
度の９５．２％、他の部分の充填密度が理論密度の９
５．０％と言ったような場合である。）。このように、
焼結する際に、上下端の角の部分は他の部分に比べて密
度変化が小さく（収縮量が小さく）、結果として焼結ペ
レット５１の上下端に於ける直径が、中央部に於ける直
径よりも大きくなる。When green pellets having a non-uniform packing density are sintered as described above, the packing density at the corners at the upper and lower ends is higher than that at the other parts, but the difference is small ( For example, the packing density of the corners at the upper and lower ends is 95.2% of the theoretical density, and the packing density of the other parts is 95.2% of the theoretical density.
This is the case where it is said to be 5.0%. ). in this way,
During sintering, the corners of the upper and lower ends have a smaller density change (small amount of shrinkage) than the other parts, and as a result, the diameter of the upper and lower ends of the sintered pellet 51 becomes smaller at the center. Larger than the diameter.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】このように従来の製造
方法によれば、得られる焼結ペレットの上下端に於ける
直径が、中央部に於ける直径よりも大きく、直径を所定
の寸法交差内にするために研削工程が不可欠であり、ま
た、研削によって発生する屑を回収する必要があるとい
う問題があった。As described above, according to the conventional manufacturing method, the diameter at the upper and lower ends of the obtained sintered pellet is larger than the diameter at the center, and the diameter crosses a predetermined dimension. There is a problem that a grinding step is indispensable to make the inside, and it is necessary to collect debris generated by the grinding.
【０００７】また、グリーンペレットを焼結して焼結ペ
レットにする際、上下端の角の部分の収縮量が他の部分
に比べて小さいため、上下端の角のところにクラックが
発生しやすく、ペレットの両端の角の部分が欠け落ちて
不良品となりやすい。When sintering green pellets into sintered pellets, the upper and lower corners shrink less than the other corners, so cracks are likely to occur at the upper and lower corners. In addition, the corners at both ends of the pellet are chipped off and tend to be defective.
【０００８】さらに、焼結ペレットの上下端に於ける直
径が、中央部に於ける直径よりも大きくなる程度は、ペ
レットの高さ／直径比が大きくなるほど大きくなる。こ
の点と、プレス成型時の型抜きの点から、ペレットの高
さは直径に比較して長い（高さが高い）ペレットを作製
することができず、燃料棒１本当たりに必要なペレット
数が多くなる。Further, the degree to which the diameter at the upper and lower ends of the sintered pellet becomes larger than the diameter at the center becomes larger as the height / diameter ratio of the pellet becomes larger. In view of this point and the point of punching during press molding, the pellet height cannot be made longer (higher) than the diameter, and the number of pellets required per fuel rod is small. Increase.
【０００９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、上下端の角におけるクラックの発生や当該
角の部分の欠落が少なく、しかも、直径を所定の寸法交
差内にするための研削の工程を不要とする核燃料ペレッ
トの製造方法を提供することを目的とする。さらに、高
さ／直径比が大きくて燃料棒１本当たりに必要なペレッ
ト数が少ない核燃料ペレットの製造方法を提供すること
を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to reduce the occurrence of cracks in the corners at the upper and lower ends and the loss of the corners, and to make the diameter within a predetermined dimension intersection. It is an object of the present invention to provide a method for producing nuclear fuel pellets that does not require a grinding step. It is another object of the present invention to provide a method for producing nuclear fuel pellets having a large height / diameter ratio and requiring a small number of pellets per fuel rod.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本願第１の発明に係る核
燃料ペレットの製造方法は、燃料粉末を、少なくともダ
イスを具備するプレス機にて圧縮成形した後焼結する核
燃料ペレットの製造方法において、燃料粉末を前記ダイ
ス内に投入後、当該ダイスにダイス軸方向の加振力を加
えて振動充填し、この後圧縮成形することを特徴として
いる。この結果、圧縮成形して得られたグリーンペレッ
トは、上下端の角に於ける充填密度と中央部に於ける充
填密度との差が小さくなり、焼結による密度変化の差が
少なくなる。従って、得られた焼結ペレットにあって
は、上下端に於ける直径と、中央部に於ける直径の差が
小さくなり、上下端の角に於けるクラックの発生も少な
くなる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for producing nuclear fuel pellets, which comprises sintering a fuel powder by compression molding with a press equipped with at least a die, followed by sintering. After the fuel powder is charged into the die, the die is subjected to vibrational filling by applying a vibrating force in the direction of the die, and then compression-molded. As a result, in the green pellets obtained by compression molding, the difference between the packing density at the upper and lower corners and the packing density at the center becomes small, and the difference in density change due to sintering becomes small. Therefore, in the obtained sintered pellet, the difference between the diameter at the upper and lower ends and the diameter at the center is reduced, and the occurrence of cracks at the corners at the upper and lower ends is reduced.
【００１１】本願第２の発明に係る核燃料ペレットの製
造方法は、燃料粉末を、少なくともダイス及び当該ダイ
ス内に挿入可能に備えられる下パンチを具備するプレス
機にて圧縮成形した後焼結する核燃料ペレットの製造方
法において、前記ダイス及び前記下パンチにダイス軸方
向の加振力を加えながら、燃料粉末を前記ダイス内に投
入して振動充填すると共に圧縮成形することを特徴とし
ている。この結果、圧縮成形して得られたグリーンペレ
ットは、上下端の角に於ける充填密度と中央部に於ける
充填密度との差が小さくなり、焼結による密度変化の差
が少なくなる。従って、得られた焼結ペレットにあって
は、上下端に於ける直径と、中央部に於ける直径の差が
小さくなり、上下端の角に於けるクラックの発生も少な
くなる。特に、ダイス投入時や圧縮成形時にも加振力が
加えられているので、第１の発明に比べて、より密度差
の小さいグリーンペレットを得ることができる。このた
め、より一層高さ／直径比の大きい焼結ペレットが得ら
れる。The method for producing nuclear fuel pellets according to the second aspect of the present invention is a nuclear fuel which is formed by compressing and molding a fuel powder with a press having at least a die and a lower punch insertably inserted into the die and then sintering the fuel powder. The method for producing pellets is characterized in that, while applying a vibrating force in a die axial direction to the die and the lower punch, fuel powder is charged into the die, vibration-filled, and compression-molded. As a result, in the green pellets obtained by compression molding, the difference between the packing density at the upper and lower corners and the packing density at the center becomes small, and the difference in density change due to sintering becomes small. Therefore, in the obtained sintered pellet, the difference between the diameter at the upper and lower ends and the diameter at the center is reduced, and the occurrence of cracks at the corners at the upper and lower ends is reduced. In particular, since a vibrating force is applied also at the time of injection of a die and at the time of compression molding, green pellets having a smaller density difference can be obtained as compared with the first invention. For this reason, a sintered pellet having a higher height / diameter ratio can be obtained.
【００１２】また、本願第３の発明に係る核燃料ペレッ
トの製造方法は、焼結用筒内に、当該焼結用筒の軸方向
の加振力を加えながら、燃料粉末を振動充填し、この後
当該焼結用筒に燃料粉末を入れたまま焼結することを特
徴としている。この結果、上下端の角の部分とほかの部
分の収縮量の差が小さくなり、得られた焼結ペレットの
上下端の角の部分が欠け落ちて不良品となる恐れが少な
くなる。また、上下端の直径と中央部の直径との差が無
くなり、直径を所定の寸法交差内にするための研削工程
が不要となる。また、圧縮成形せずに焼結用筒ごと焼結
させているので、上記第１の発明、第２の発明に比べ、
高さ／直径比を大きくできる。従って、燃料棒１本当た
りに必要なペレット数を少なくできる。Further, in the method for producing nuclear fuel pellets according to the third invention of the present application, a fuel powder is vibrated and charged into a sintering cylinder while applying an exciting force in the axial direction of the sintering cylinder. Thereafter, sintering is performed while the fuel powder is kept in the sintering cylinder. As a result, the difference in the amount of shrinkage between the upper and lower corners and the other portions is reduced, and the possibility of chipping off the upper and lower corners of the obtained sintered pellet and resulting in a defective product is reduced. Further, there is no difference between the diameters of the upper and lower ends and the diameter of the central portion, so that a grinding step for making the diameter within a predetermined dimension intersection is unnecessary. In addition, since the entire sintering cylinder is sintered without compression molding, compared to the above first and second inventions,
The height / diameter ratio can be increased. Therefore, the number of pellets required per fuel rod can be reduced.
【００１３】このとき、前記焼結用筒を再使用可能に作
製することにより、比較的安価に燃料ペレットを製作で
きる。例えば、前記焼結用筒はモリブデンにより作製す
ることにより、再使用可能に作製できる。At this time, by making the sintering cylinder reusable, fuel pellets can be manufactured relatively inexpensively. For example, the sintering cylinder can be made reusable by being made of molybdenum.
【００１４】上記各発明にあっては、燃料粉末として、
通常の核燃料ペレットに用いられる二酸化ウラン粉末や
二酸化ウランと二酸化プルトニウムの混合粉末、二酸化
ウラン粉末とガドリニア（Ｇｄ2 Ｏ3 ）粉末の混合物を
用いることができる。In each of the above inventions, the fuel powder is
Uranium dioxide powder, a mixed powder of uranium dioxide and plutonium dioxide, or a mixture of uranium dioxide powder and gadolinia (Gd2 O3) powder used for ordinary nuclear fuel pellets can be used.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】図１（ａ）〜（ｄ）は、本願第１
の発明に係る核燃料ペレットの製造方法の一実施の形態
を示す説明図であって、請求項１、６〜８記載の発明に
対応する核燃料ペレットの製造方法に関する。本発明に
用いられるプレス機２０は、図１（ｃ）に示すように、
燃料粉末１１が投入される円筒形状の充填部２２を有す
るダイス２１と、当該充填部２２に挿入可能に備えられ
た上パンチ２４及び下パンチ２３並びに前記ダイス２１
に、充填部２２の軸方向の加振力を印加する図示しない
加振部とを具備している。1 (a) to 1 (d) show the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing one embodiment of a method for producing nuclear fuel pellets according to the invention of the present invention, and relates to a method for producing nuclear fuel pellets corresponding to the inventions of claims 1 and 6 to 8. As shown in FIG. 1C, the press machine 20 used in the present invention
A die 21 having a cylindrical filling portion 22 into which the fuel powder 11 is charged, an upper punch 24 and a lower punch 23 provided to be insertable into the filling portion 22, and the die 21
And a vibration unit (not shown) for applying a vibration force of the filling unit 22 in the axial direction.
【００１６】まず、本発明にあっては、図１（ａ）に示
すように、最初にダイス２１の充填部２２内に所定量の
燃料粉末１１を投入する。次に、図１（ｂ）に示すよう
に、加振部によってダイス２１に、ダイス２１軸方向の
加振力を加えて燃料粉末１１を振動充填する。当該燃料
粉末１１としては、例えば、二酸化ウランや二酸化ウラ
ンと二酸化プルトニウムの混合粉末、あるいは二酸化ウ
ラン粉末とガドリニア（Ｇｄ2 Ｏ3 ）粉末の混合物を用
いることができ、これら以外にも通常の核燃料ペレット
に用いられる燃料粉末１１であれば特に限定されるもの
ではない。First, in the present invention, as shown in FIG. 1A, a predetermined amount of fuel powder 11 is first charged into a filling portion 22 of a die 21. Next, as shown in FIG. 1 (b), the vibrating portion applies a vibrating force in the axial direction of the dice 21 to the dice 21 to vibration-fill the fuel powder 11. As the fuel powder 11, for example, uranium dioxide, a mixed powder of uranium dioxide and plutonium dioxide, or a mixture of uranium dioxide powder and gadolinia (Gd2 O3) powder can be used. There is no particular limitation as long as the fuel powder 11 is used.
【００１７】また、燃料粉末１１として、単一粒径に整
粒する必要や粒形も球状に成形する必要はなく、従来の
核燃料ペレットに用いられていた燃料粉末１１をそのま
ま用いることができる。つまり、一般に、粒径がそろっ
た球状の粒子を振動充填した場合、充填率は最高約６３
％に達すると言われており、また、粒径の種類を２種類
以上とし、大きい粒子同士が作る隙間に小さな粒子を詰
めるようにすることによって充填率を向上させることが
でき、例えば、粒径が３種類の場合、９０％を越える充
填率が達成可能とされている。このことは、不規則な形
をした粒子の場合にも成り立つ。ただし、この場合、球
形をした粒子に比較して充填率が低下し、充填率は、粒
径が１種類の場合には６０％程度、３種類の場合には８
０％程度になることが分かっている。この点、軽水炉用
核燃料ペレットの製造に供する燃料粉末１１は、球形で
はなく不規則な形をしており、しかも、粒径がそろって
いない、すなわち、粒径が多種類であるので、振動充填
させた場合、１種類の粒径の場合の６０％程度よりも高
い充填率を得ることができる。このように、従来と同様
の燃料粉末１１を振動充填するだけで、従来の方法で加
圧成形したグリーンペレットよりも充填密度を高くする
ことができる。Further, the fuel powder 11 does not need to be sized to have a single particle size or need to be formed into a spherical shape, and the fuel powder 11 used in conventional nuclear fuel pellets can be used as it is. That is, in general, when spherical particles having a uniform particle size are filled by vibration, the filling rate is up to about 63%.
%, And it is possible to improve the filling rate by setting two or more types of particle sizes and filling small particles in gaps formed by large particles. Are three types, it is possible to achieve a filling rate of more than 90%. This is also true for irregularly shaped particles. However, in this case, the filling rate is lower than that of the spherical particles, and the filling rate is about 60% when the particle size is one, and 8 when the particle size is three.
It is known that it is about 0%. In this regard, the fuel powder 11 used for the production of nuclear fuel pellets for light water reactors has an irregular shape, not a spherical shape, and is not uniform in particle size. In this case, a filling rate higher than about 60% of the case of one kind of particle size can be obtained. As described above, only by vibration-filling the same fuel powder 11 as in the related art, the filling density can be made higher than that of green pellets formed by pressure in the conventional method.
【００１８】次に、振動充填された燃料粉末１１を上パ
ンチ２４及び下パンチ２３によって圧縮成形して、図１
（ｃ）に示すようにグリーンペレット１２を得る。この
とき、既に振動充填によって比較的高い充填率が得られ
ているので、従来の方法で圧縮成形した場合よりも、上
下端に於ける充填密度と中央部に於ける充填密度との差
が小さくなり、グリーンペレット１２の上下端の角の部
分と他の部分に於ける充填密度の差は、従来の方法で圧
縮成形した場合よりも小さくなる。Next, the vibration-filled fuel powder 11 is compression-molded by the upper punch 24 and the lower punch 23, and
Green pellets 12 are obtained as shown in FIG. At this time, the difference between the packing density at the upper and lower ends and the packing density at the center is smaller than in the case of compression molding by the conventional method since a relatively high filling rate has already been obtained by vibration filling. That is, the difference between the packing density at the upper and lower corners of the green pellet 12 and the other portions is smaller than that in the case where the green pellet 12 is compression molded by the conventional method.
【００１９】このようにして圧縮成形したグリーンペレ
ット１２を焼結して、図１（ｄ）に示すように焼結ペレ
ット１３を得る。このとき、グリーンペレット１２の上
下端の角の部分と他の部分とに於ける充填密度の差が小
さいため、焼結による両端の角の部分と他の部分に於け
る収縮量の差が小さくなる。従って、得られた焼結ペレ
ット１３の上下端の角のところにクラックが発生しにく
くなり、焼結ペレット１３の上下端の角の部分が欠け落
ちて不良品となる恐れが少なくなる。また、上下端に於
ける直径と中央部に於ける直径との差が小さいので、所
定の寸法交差内の直径にするための外周の研削量が少な
くなり、燃料粉末の回収に伴うコストの低減を図れる。The green pellets 12 thus compacted are sintered to obtain sintered pellets 13 as shown in FIG. At this time, since the difference in packing density between the upper and lower corners of the green pellet 12 and the other portions is small, the difference in shrinkage between the corners at both ends and other portions due to sintering is small. Become. Accordingly, cracks are less likely to occur at the upper and lower corners of the obtained sintered pellet 13, and the possibility of chipping off the upper and lower corners of the sintered pellet 13 and resulting in defective products is reduced. In addition, since the difference between the diameter at the upper and lower ends and the diameter at the center is small, the amount of grinding of the outer periphery to make the diameter within the predetermined dimension intersection is reduced, and the cost associated with the recovery of fuel powder is reduced. Can be achieved.
【００２０】次に、図２（ａ）〜（ｃ）は、本願第２の
発明に係る核燃料ペレットの製造方法の一実施の形態を
示す説明図であって、請求項２、６〜８記載の発明に対
応する核燃料ペレットの製造方法に関する。本発明に用
いられるプレス機３０は、図２（ｂ）に示すように、上
記第１の発明の実施に用いられるプレス機２０とほぼ同
様な構成をしており、当該プレス機３０には、下パンチ
２３にダイス２１軸方向の加振力を印加する図示しない
別な加振部が備えられている点で異なっているだけであ
る。Next, FIGS. 2 (a) to 2 (c) are explanatory views showing one embodiment of the method for producing nuclear fuel pellets according to the second invention of the present application. The present invention relates to a method for producing nuclear fuel pellets corresponding to the invention of the above. As shown in FIG. 2B, the press machine 30 used in the present invention has substantially the same configuration as the press machine 20 used in the first embodiment of the present invention. The only difference is that another vibrating part (not shown) for applying a vibrating force in the axial direction of the die 21 to the lower punch 23 is provided.
【００２１】本発明にあっては、まず、図２（ａ）に示
すようにダイス２１と下パンチ２３にダイス２１軸方向
の加振力を印加しながら、ダイス２１の充填部２２内に
所定量の燃料粉末１１を投入する。次に、図２（ｂ）に
示すように、上パンチ２４及び下パンチ２３により圧縮
成形する。こうすることによって、燃料粉末１１は、投
入時から圧縮成形されるまでの間振動充填されるので、
上下端に於ける充填密度と中央部に於ける充填密度との
差がより一層小さくなり、圧縮成形時の充填密度の変化
が少なくて済む。In the present invention, first, as shown in FIG. 2A, while applying a vibrating force in the axial direction of the die 21 to the die 21 and the lower punch 23, A fixed amount of fuel powder 11 is charged. Next, as shown in FIG. 2B, compression molding is performed by the upper punch 24 and the lower punch 23. By doing so, the fuel powder 11 is vibrationally filled from the time of introduction to the time of compression molding.
The difference between the packing density at the upper and lower ends and the packing density at the center is even smaller, and the change in packing density during compression molding can be reduced.
【００２２】また、圧縮成形中においても、下パンチ２
３から加振力が印加され、投入された燃料粉末１１に流
動性が与えられる。この結果、充填部２２の壁面と燃料
粉末１１との間に発生する摩擦力が、第１の発明の場合
に比べて小さくなる。このため、得られるグリーンペレ
ット１２は、従来の圧縮成形法で得られたものよりも、
上下端の角の部分と他の部分とに於ける密度差ははるか
に小さくなる。従って、上下端の角の部分と他の部分に
於ける焼結による収縮量の差がより小さくなり、このグ
リーンペレット１２を焼結して得られる焼結ペレット１
３は、上下端の角のところにクラックが発生しにくくな
り、焼結ペレット１３の上下端の角の部分が欠け落ちて
不良品となる恐れがより小さくなる。また、上下端に於
ける直径と中央部に於ける直径との差がより一層小さく
なるので、所定の寸法交差内の直径にするための外周の
研削量がさらに少なくて済む。Also, during the compression molding, the lower punch 2
A vibration force is applied from 3 to give the injected fuel powder 11 fluidity. As a result, the frictional force generated between the wall surface of the filling section 22 and the fuel powder 11 is smaller than in the first embodiment. For this reason, the obtained green pellets 12 are more compact than those obtained by the conventional compression molding method.
The difference in density between the corners at the upper and lower ends and the other portions is much smaller. Accordingly, the difference in the amount of shrinkage due to sintering in the corner portions of the upper and lower ends and the other portions becomes smaller, and the sintered pellet 1 obtained by sintering this green pellet 12
In No. 3, cracks are less likely to occur at the corners of the upper and lower ends, and the possibility of chipping off the corners of the upper and lower ends of the sintered pellet 13 and resulting in a defective product is further reduced. Further, since the difference between the diameter at the upper and lower ends and the diameter at the central portion is further reduced, the amount of grinding of the outer periphery for making the diameter within the predetermined dimension intersection can be further reduced.
【００２３】図３（ａ）〜（ｄ）は、本願第３の発明に
係る核燃料ペレットの製造方法の一実施の形態を示す説
明図であって、請求項３〜８記載の発明に対応する核燃
料ペレットの製造方法に関する。本発明においては、図
３（ａ）〜（ｃ）の各図に示すように、筒底４３を有す
る円筒形状をした焼結用筒４１と当該焼結用筒４１に、
当該焼結用筒４１の軸方向の加振力を印加する図示しな
い加振部とを具備する充填機４０が用いられる。FIGS. 3A to 3D are explanatory views showing one embodiment of the method for producing nuclear fuel pellets according to the third invention of the present application, and correspond to the inventions of claims 3 to 8. The present invention relates to a method for producing nuclear fuel pellets. In the present invention, as shown in FIGS. 3A to 3C, a cylindrical sintering cylinder 41 having a cylinder bottom 43 and a sintering cylinder 41 are provided.
A filling machine 40 having a vibration unit (not shown) for applying a vibration force in the axial direction of the sintering cylinder 41 is used.
【００２４】焼結用筒４１は、燃料粉末１１を充填した
状態で焼結して、焼結ペレット１３を得るためのもので
あって、少なくとも約１７００℃の焼結温度以上の耐熱
性を有する金属から作製されている。当該金属として、
例えば、モリブデンを挙げることができる。The sintering cylinder 41 is for sintering the fuel powder 11 in a filled state to obtain a sintered pellet 13, and has a heat resistance of at least a sintering temperature of about 1700 ° C. Made of metal. As the metal,
For example, molybdenum can be mentioned.
【００２５】当該焼結用筒４１は、燃料粉末１１を投入
する筒状部４２と筒底４３とを有しており、上端面が開
口されている。また、筒底４３の断面は略凸字形状をし
ており、その凸状部４４は筒状部４２の内面に例えば螺
合可能になっている。この結果、凸状部４４と筒状部４
２の内面とは隙間がなく、筒底４３は取り外し自在とな
っている。従って、燃料粉末１１を焼結した後には、当
該筒底４３を取り外して、焼結ペレット１３を筒状部４
２から容易に取り出し、その後再び筒底４３を螺合する
ことにより、焼結用筒４１は再使用可能になっている。
もちろん、筒底４３を筒状部４２に固定して、取り外し
不可能にすることも考えられるが、この場合には焼結し
て得られた焼結ペレット４３を取り外し難くなるので、
好ましくない。The sintering cylinder 41 has a cylindrical portion 42 for charging the fuel powder 11 and a cylinder bottom 43, and has an open upper end surface. The cross section of the cylindrical bottom 43 has a substantially convex shape, and the convex portion 44 can be screwed to the inner surface of the cylindrical portion 42, for example. As a result, the convex portion 44 and the cylindrical portion 4
There is no gap with the inner surface of 2 and the cylinder bottom 43 is removable. Therefore, after sintering the fuel powder 11, the cylinder bottom 43 is removed, and the sintered pellet 13 is
The sintering cylinder 41 can be reused by easily taking it out of the cylinder 2 and then screwing the cylinder bottom 43 again.
Of course, it is conceivable that the cylindrical bottom 43 is fixed to the cylindrical portion 42 so that it cannot be removed. However, in this case, it becomes difficult to remove the sintered pellet 43 obtained by sintering.
Not preferred.
【００２６】本発明においては、まず、図３（ａ）に示
すように、焼結用筒４１内に所定量の燃料粉末１１を投
入し、図３（ｂ）に示すように、当該焼結用筒４１に軸
方向の加振力を加えて振動充填する。この操作により、
上記したように６０％以上の充填率、すなわち、従来の
方法で圧縮成形したグリーンペレット１２よりも充填密
度を高くすることができる。In the present invention, first, as shown in FIG. 3 (a), a predetermined amount of the fuel powder 11 is charged into a sintering cylinder 41, and as shown in FIG. Vibration filling is performed by applying an exciting force in the axial direction to the use cylinder 41. By this operation,
As described above, the filling rate can be increased to 60% or more, that is, the packing density can be higher than that of the green pellets 12 compression-molded by the conventional method.
【００２７】次に、図３（ｃ）に示すように振動充填し
た燃料粉末１１を焼結用筒４１に入れたまま焼結し、図
３（ｄ）に示すように焼結用筒４１から取り出すことに
よって、円柱状の焼結ペレット１３を得ることができ
る。Next, as shown in FIG. 3 (c), the fuel powder 11 which has been vibration-filled is sintered in the sintering cylinder 41 while being placed in the sintering cylinder 41. As shown in FIG. By taking out, a cylindrical sintered pellet 13 can be obtained.
【００２８】この焼結ペレット１３は、焼結前に圧縮成
形されていないので、焼結による収縮量は全体にわたっ
てほぼ一様で、上下端の角のところにクラックが発生す
ることはなく、また、焼結ペレット１３の上下端の角の
部分が欠け落ちて不良品となる恐れはない。Since the sintered pellets 13 are not compression molded before sintering, the amount of shrinkage due to sintering is substantially uniform throughout, and no cracks are generated at the upper and lower corners. There is no possibility that the corners of the upper and lower ends of the sintered pellet 13 will be chipped and become defective.
【００２９】さらに、焼結ペレット１３の直径は、長さ
方向にほぼ一様に焼結されるので、所定の寸法交差内の
直径にするための外周の研削が不要となる。特に、焼結
ペレット１３の上下端に於ける直径が中央部に於ける直
径よりも大きくなることはないので、ペレットの高さ／
直径比の制限がなくなる。しかも、圧縮成型後の型抜き
をする必要がなく、製造工程を簡略化できる。このよう
に、直径に比較して長い、すなわち高さ／直径比の大き
な焼結ペレット１３を簡易な工程で作製することがで
き、燃料棒１本当たりに必要なペレット数を削減するこ
とができる。また、圧縮成形するためのプレス装置が不
要となるという利点も得られる。Further, since the diameter of the sintered pellet 13 is substantially uniformly sintered in the longitudinal direction, it is not necessary to grind the outer periphery to have a diameter within a predetermined dimension intersection. In particular, since the diameter at the upper and lower ends of the sintered pellet 13 does not become larger than the diameter at the center, the height of the pellet /
There is no limit on the diameter ratio. Moreover, there is no need to remove the mold after compression molding, and the manufacturing process can be simplified. As described above, the sintered pellets 13 having a longer length than the diameter, that is, a large height / diameter ratio can be manufactured by a simple process, and the number of pellets required per fuel rod can be reduced. . In addition, there is an advantage that a press device for compression molding is not required.
【００３０】[0030]
【発明の効果】本願第１の発明及び第２の発明によれ
ば、ダイスに投入された燃料粉末をダイス軸方向の加振
力を加えながら振動充填しているので、グリーンペレッ
トの上下端の角の部分と他の部分に於ける焼結による収
縮量の差が少なくなる。このため、これを焼結して得た
焼結ペレットでは、上下端の角のところにクラックが発
生しにくくなり、上下端の角の部分が欠け落ちて不良品
となる恐れが少なくなる。According to the first and second aspects of the present invention, the fuel powder charged into the die is vibratory-filled while applying a vibrating force in the axial direction of the die. The difference in the amount of shrinkage due to sintering in the corner portions and other portions is reduced. For this reason, in the sintered pellet obtained by sintering this, cracks are less likely to occur at the corners of the upper and lower ends, and the risk of chipping off the corners at the upper and lower ends and resulting in defective products is reduced.
【００３１】また、上下端の直径と中央部の直径との差
が小さくなるので、所定の寸法交差内の直径にするため
の外周の研削量が少なくて済む。Further, since the difference between the diameters of the upper and lower ends and the diameter of the central portion is reduced, the amount of grinding of the outer periphery for making the diameter within a predetermined dimension intersection can be reduced.
【００３２】特に第２の発明にあっては、ダイス及び下
パンチにダイス軸方向の加振力を印加しながら圧縮成形
しているので、より一層収縮量の差が小さくなり、より
効果的クラックの発生を押えられる。In particular, in the second invention, since the compression molding is performed while applying a vibrating force in the direction of the die to the die and the lower punch, the difference in shrinkage amount is further reduced, so that the more effective cracking is achieved. Is suppressed.
【００３３】また、第３の発明にあっては、焼結用筒内
に、当該焼結用筒の軸方向の加振力を加えながら、燃料
粉末を振動充填し、この後当該焼結用筒に燃料粉末を入
れたまま焼結させているので、焼結による収縮量は全体
にわたってほぼ一様となり、焼結ペレットの上下端の角
の部分が欠け落ちて不良品となる恐れはない。また、直
径が長さ方向にほぼ一様になるので、所定の寸法交差内
の直径にするための外周の研削が不要となり、ペレット
の高さ／直径比の制限がなくなるとともに圧縮成形後の
型抜きをする必要がないので、直径に比較して長いペレ
ットを製作することができ、燃料棒１本当たりに必要な
ペレット数を削減することもできる。In the third aspect of the present invention, the fuel powder is vibrated and charged into the sintering cylinder while applying an exciting force in the axial direction of the sintering cylinder. Since the cylinder is sintered with the fuel powder inserted therein, the amount of shrinkage due to sintering is substantially uniform over the whole, and there is no possibility that the corners at the upper and lower ends of the sintered pellet are chipped and become defective. In addition, since the diameter is substantially uniform in the length direction, grinding of the outer periphery to make the diameter within a predetermined dimension intersection is unnecessary, the height / diameter ratio of the pellet is not restricted, and the mold after compression molding is eliminated. Since it is not necessary to perform punching, pellets longer than the diameter can be manufactured, and the number of pellets required per fuel rod can be reduced.
【００３４】特に、焼結用筒をモリブデンから再使用可
能に作製することにより、焼結用筒を反復使用でき、核
燃料ペレットの製作コストを削減できる。また、プレス
工程がないため、プレス機が不要となり、より安価に核
燃料ペレットを製作できる。In particular, by making the sintering cylinder reusable from molybdenum, the sintering cylinder can be used repeatedly, and the production cost of nuclear fuel pellets can be reduced. Further, since there is no press step, a press machine is not required, and nuclear fuel pellets can be manufactured at lower cost.
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本願第１の発明に係る核燃
料ペレットの製造方法の一実施の形態を示す説明図であ
る。1 (a) to 1 (d) are explanatory views showing one embodiment of a method for producing nuclear fuel pellets according to the first invention of the present application.
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本願第２の発明に係る核燃
料ペレットの製造方法の一実施の形態を示す説明図であ
る。FIGS. 2A to 2C are explanatory views showing one embodiment of a method for producing nuclear fuel pellets according to the second invention of the present application.
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本願第３の発明に係る核燃
料ペレットの製造方法の一実施の形態を示す説明図であ
る。FIGS. 3A to 3D are explanatory views showing one embodiment of a method for producing nuclear fuel pellets according to the third invention of the present application.
【図４】従来の核燃料ペレットの製造方法を示すフロー
チャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a conventional nuclear fuel pellet manufacturing method.
【図５】同上の製造方法により得られた各燃料ペレット
の縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view of each fuel pellet obtained by the above manufacturing method.
１１ 燃料粉末 １２ グリーンペレット １３ 焼結ペレット ２０ 第１の発明に係る製造方法に用いるプレス機 ２１ ダイス ２２ ダイスの充填部 ２３ 下パンチ ２４ 上パンチ ３０ 第２の発明に係る製造方法に用いるプレス機 ４０ 第３の発明に係る製造方法に用いる充填機 ４１ 焼結用筒 ４２ 筒状部 ４３ 筒底 ４４ 筒状部の内面に螺合可能になった筒底の凸状部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Fuel powder 12 Green pellet 13 Sintered pellet 20 Press machine used for the manufacturing method according to the first invention 21 Dice 22 Die filling part 23 Lower punch 24 Upper punch 30 Press machine used for the manufacturing method according to the second invention 40 Filling machine 41 used for the manufacturing method according to the third invention 41 Sintering cylinder 42 Cylindrical part 43 Cylindrical bottom 44 Convex part of the cylindrical bottom that can be screwed to the inner surface of the cylindrical part
Claims (8)
るプレス機にて圧縮成形した後焼結する核燃料ペレット
の製造方法において、 燃料粉末を前記ダイス内に投入後、当該ダイスにダイス
軸方向の加振力を加えて振動充填し、この後圧縮成形す
ることを特徴とする核燃料ペレットの製造方法。1. A method for producing nuclear fuel pellets, which comprises sintering a fuel powder by compression molding with a press equipped with at least a die and then sintering the fuel powder. A method for producing nuclear fuel pellets, wherein vibrational filling is performed by applying a vibration force, followed by compression molding.
ダイス内に挿入可能に備えられる下パンチを具備するプ
レス機にて圧縮成形した後焼結する核燃料ペレットの製
造方法において、 前記ダイス及び前記下パンチにダイス軸方向の加振力を
加えながら、燃料粉末を前記ダイス内に投入して振動充
填すると共に圧縮成形することを特徴とする核燃料ペレ
ットの製造方法。2. A method for producing nuclear fuel pellets, wherein fuel powder is compression-molded by a press having at least a die and a lower punch insertably provided in the die, and then sintered, wherein the die and the lower punch are formed. A method for producing nuclear fuel pellets, characterized in that a fuel powder is charged into the die, vibration-filled, and compression-molded, while applying an exciting force in the axial direction of the die to the die.
加振力を加えながら、燃料粉末を振動充填し、この後当
該焼結用筒に燃料粉末を入れたまま焼結することを特徴
とする核燃料ペレットの製造方法。3. A fuel powder is vibratedly charged into a sintering cylinder while applying an axial exciting force to the sintering cylinder, and then the sintering cylinder is fired while the fuel powder remains in the sintering cylinder. A method for producing nuclear fuel pellets.
を特徴とする請求項３記載の核燃料ペレットの製造方
法。4. The method according to claim 3, wherein the sintering cylinder is reusable.
求項３又は４記載の核燃料ペレットの製造方法。5. The method for producing nuclear fuel pellets according to claim 3, wherein said sintering cylinder is made of molybdenum.
なる請求項１ないし５記載の核燃料ペレットの製造方
法。6. The method for producing nuclear fuel pellets according to claim 1, wherein said fuel powder comprises uranium dioxide powder.
プルトニウムの混合粉末からなる請求項１ないし５記載
の核燃料ペレットの製造方法。7. The method for producing nuclear fuel pellets according to claim 1, wherein said fuel powder comprises a mixed powder of uranium dioxide and plutonium dioxide.
ドリニア（Ｇｄ2 Ｏ3 ）粉末の混合物からなる請求項１
ないし５記載の核燃料ペレットの製造方法。8. The fuel powder according to claim 1, wherein the fuel powder comprises a mixture of uranium dioxide powder and gadolinia (Gd2 O3) powder.
6. The method for producing a nuclear fuel pellet according to any one of claims 1 to 5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10004214A JPH11202073A (en) | 1998-01-12 | 1998-01-12 | Production method for nuclear fuel pallet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10004214A JPH11202073A (en) | 1998-01-12 | 1998-01-12 | Production method for nuclear fuel pallet |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11202073A true JPH11202073A (en) | 1999-07-30 |
Family
ID=11578381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10004214A Withdrawn JPH11202073A (en) | 1998-01-12 | 1998-01-12 | Production method for nuclear fuel pallet |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11202073A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2817385A1 (en) * | 2000-11-30 | 2002-05-31 | Framatome Anp | OXIDIZED NUCLEAR FUEL PELLET AND PENCIL COMPRISING A STACK OF SUCH PELLETS |
| FR2817386A1 (en) * | 2000-11-30 | 2002-05-31 | Franco Belge Combustibles | PROCESS FOR MANUFACTURING NUCLEAR OXIDE FUEL PELLETS |
| US8268204B2 (en) | 2009-04-06 | 2012-09-18 | Korea Atomic Energy Research Institute | Method for manufacturing sintered annular nuclear fuel pellet without surface grinding |
| JP2013513099A (en) * | 2009-12-04 | 2013-04-18 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | Nuclear fuel rod and method for producing pellets for such nuclear fuel rod |
| US8557148B2 (en) | 2009-11-23 | 2013-10-15 | Korea Atomic Energy Research Institute | Method for fabricating sintered annular nuclear fuel pellet through rod-inserted sintering |
| US8585939B2 (en) | 2009-09-03 | 2013-11-19 | Korea Atomic Energy Research Institute | Method for preparing sintered annular nuclear fuel pellet |
-
1998
- 1998-01-12 JP JP10004214A patent/JPH11202073A/en not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2817385A1 (en) * | 2000-11-30 | 2002-05-31 | Framatome Anp | OXIDIZED NUCLEAR FUEL PELLET AND PENCIL COMPRISING A STACK OF SUCH PELLETS |
| FR2817386A1 (en) * | 2000-11-30 | 2002-05-31 | Franco Belge Combustibles | PROCESS FOR MANUFACTURING NUCLEAR OXIDE FUEL PELLETS |
| WO2002045096A1 (en) * | 2000-11-30 | 2002-06-06 | Framatome Anp | Pencil comprising a stack of oxide nuclear fuel pellets |
| WO2002045097A1 (en) * | 2000-11-30 | 2002-06-06 | Ste Franco-Belge De Fabrication De Combustibles | Method for making oxide nuclear fuel pellets |
| US8268204B2 (en) | 2009-04-06 | 2012-09-18 | Korea Atomic Energy Research Institute | Method for manufacturing sintered annular nuclear fuel pellet without surface grinding |
| US8585939B2 (en) | 2009-09-03 | 2013-11-19 | Korea Atomic Energy Research Institute | Method for preparing sintered annular nuclear fuel pellet |
| US8557148B2 (en) | 2009-11-23 | 2013-10-15 | Korea Atomic Energy Research Institute | Method for fabricating sintered annular nuclear fuel pellet through rod-inserted sintering |
| JP2013513099A (en) * | 2009-12-04 | 2013-04-18 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | Nuclear fuel rod and method for producing pellets for such nuclear fuel rod |
| US9406410B2 (en) | 2009-12-04 | 2016-08-02 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Nuclear fuel rod and method of manufacturing pellets for such a rod |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4624360B2 (en) | Feeder element for metal casting | |
| CN104446478A (en) | Method for preparing thorium dioxide pellets | |
| US8585939B2 (en) | Method for preparing sintered annular nuclear fuel pellet | |
| JPH11202073A (en) | Production method for nuclear fuel pallet | |
| US3949027A (en) | Manufacturing process for improved nuclear fuel tablets | |
| RU2397553C2 (en) | Method of dense material manufacturing | |
| US8557148B2 (en) | Method for fabricating sintered annular nuclear fuel pellet through rod-inserted sintering | |
| JPH0829590A (en) | Method and apparatus for molding nuclear fuel | |
| US3415911A (en) | Fuel element fabrication | |
| JP3746330B2 (en) | Method for powder compression molding of cross-sectional bow-shaped magnetic material | |
| CA2468884C (en) | Roller structure and method for the manufacture thereof | |
| JPH05346491A (en) | Device and method for nuclear fuel pelleting | |
| Hoggan et al. | Processing of surrogate nuclear fuel pellets for better dimensional control with dry bag isostatic pressing | |
| JPH0631713A (en) | Manufacture of compressed powder molding and apparatus therefor | |
| US5314655A (en) | Method and apparatus for producing continuous powder metallurgy compacts | |
| JP3334518B2 (en) | Manufacturing method of sintered body | |
| KR100592557B1 (en) | Method of manufacturing a research reactor fuel rod using indirect extrusion | |
| Lewis Jr | Dry pressing technical ceramics | |
| JP3078356B2 (en) | Powder pressing method | |
| JPS62267401A (en) | Method for molding sintered member | |
| Ewsuk et al. | Science-Based Ceramic Powder Processing | |
| JPH06198620A (en) | Preparation of compact and preparation device | |
| RU2183035C2 (en) | Method for producing homogeneous nuclear fuel | |
| JPH04162992A (en) | Die press forming method for powder | |
| RU2181912C2 (en) | Method for manufacturing rod-type nuclear fuel core |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050405 |