JP2655908B2 - 大結晶粒径を有する酸化ガトリニウム入り核燃料ペレットの製造方法 - Google Patents
大結晶粒径を有する酸化ガトリニウム入り核燃料ペレットの製造方法Info
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- JP2655908B2 JP2655908B2 JP1058421A JP5842189A JP2655908B2 JP 2655908 B2 JP2655908 B2 JP 2655908B2 JP 1058421 A JP1058421 A JP 1058421A JP 5842189 A JP5842189 A JP 5842189A JP 2655908 B2 JP2655908 B2 JP 2655908B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、大結晶粒径を有する酸化ガドリニウム入
り二酸化ウラン核燃料ペレットの製造方法に関するもの
である。
り二酸化ウラン核燃料ペレットの製造方法に関するもの
である。
従来、原子燃料としては、二酸化ウランの焼結ペレッ
トをジルカロイ等の被覆管に充填したものが原子燃料要
素として使用されていた。
トをジルカロイ等の被覆管に充填したものが原子燃料要
素として使用されていた。
ところが、最近、酸化ガドリニウム入り二酸化ウラン
の焼結ペレットをラジカロイ等の被覆管に充填したもの
が原子燃料要素として使用されはじめている。上記酸化
ガドリニウム入り二酸化ウランの焼結ペレットを充填し
た原子燃料要素は、その中に中性子吸収能力を有するガ
ドリニウムを含むために、原子燃料要素そのものがバー
ナブルポイズン棒（Burnable Poison Rod、以下BP棒と
いう）と同様に炉心反応度を抑制する役割を果す。これ
は現在の原子力プラントの稼動率を向上させるために、
さらにウランの濃縮度を上げて長サイクル運転をしよう
とする場合に必要となる炉心寿命初期の余剰反応度の抑
制および減速材温度係数を十分負側に保つのを、BP棒の
数を増やすことなく上記酸化ガドリニウム入り二酸化ウ
ランの焼結ペレットを充填した原子燃料要素を使用する
ことで解決でき、原子炉を用いた原子力発電の経済性を
大いに高めるものである。
の焼結ペレットをラジカロイ等の被覆管に充填したもの
が原子燃料要素として使用されはじめている。上記酸化
ガドリニウム入り二酸化ウランの焼結ペレットを充填し
た原子燃料要素は、その中に中性子吸収能力を有するガ
ドリニウムを含むために、原子燃料要素そのものがバー
ナブルポイズン棒（Burnable Poison Rod、以下BP棒と
いう）と同様に炉心反応度を抑制する役割を果す。これ
は現在の原子力プラントの稼動率を向上させるために、
さらにウランの濃縮度を上げて長サイクル運転をしよう
とする場合に必要となる炉心寿命初期の余剰反応度の抑
制および減速材温度係数を十分負側に保つのを、BP棒の
数を増やすことなく上記酸化ガドリニウム入り二酸化ウ
ランの焼結ペレットを充填した原子燃料要素を使用する
ことで解決でき、原子炉を用いた原子力発電の経済性を
大いに高めるものである。
上記酸化ガドリニウム入り二酸化ウラン焼結ペレット
は、通常の二酸化ウラン粉末に３〜15重量％の酸化ガド
リニウムを配合し、これに潤滑剤を加えて混合し、圧粉
体に成形したのち、温度:1700〜1800℃の還元性雰囲気
中で焼結することにより製造される。
は、通常の二酸化ウラン粉末に３〜15重量％の酸化ガド
リニウムを配合し、これに潤滑剤を加えて混合し、圧粉
体に成形したのち、温度:1700〜1800℃の還元性雰囲気
中で焼結することにより製造される。
上記酸化ガドリニウム入り二酸化ウラン焼結ペレット
をジルカロイ等の被覆管に充填してなる原子燃料要素
は、核分裂を行なうと、核分裂によってキセノン、クリ
プトン等の核分裂生成ガス（Fission Product Gas,以
下、FPガスという）が発生し、かかるFPガスが被覆管内
部に発生すると、高いガス圧が生じ、被覆管が破損する
危険が生じるという問題点があった。
をジルカロイ等の被覆管に充填してなる原子燃料要素
は、核分裂を行なうと、核分裂によってキセノン、クリ
プトン等の核分裂生成ガス（Fission Product Gas,以
下、FPガスという）が発生し、かかるFPガスが被覆管内
部に発生すると、高いガス圧が生じ、被覆管が破損する
危険が生じるという問題点があった。
このため、核燃料ペレットから発生する上記FPガス放
出抑制のための手段の１つとして、二酸化ウラン単体か
らなるペレットについては、その圧粉体の焼結中に結晶
粒を成長させ、FPガス保有能力を焼結体ペレットに付与
する方法が提案されているが、酸化ガドリニウム入り酸
化ウラン核燃料ペレットについては、いまだ解決されて
いないのが現状である。
出抑制のための手段の１つとして、二酸化ウラン単体か
らなるペレットについては、その圧粉体の焼結中に結晶
粒を成長させ、FPガス保有能力を焼結体ペレットに付与
する方法が提案されているが、酸化ガドリニウム入り酸
化ウラン核燃料ペレットについては、いまだ解決されて
いないのが現状である。
そこで、本発明者等は、FPガス保有能力を有する大結
晶粒径の酸化ガドリニウム入り酸化ウラン核燃料ペレッ
トの製造方法を開発すべく研究を行ったところ、 酸化ガドリニウム粉末を配合した二酸化ウラン粉末
に、さらにアルミニウム化合物をアルミニウムに換算し
て1000〜5000ppm添加することによって結晶粒の大きな
酸化ガドリニウム入り酸化ウラン核燃料ペレットを製造
することができるという知見を得たのである。
晶粒径の酸化ガドリニウム入り酸化ウラン核燃料ペレッ
トの製造方法を開発すべく研究を行ったところ、 酸化ガドリニウム粉末を配合した二酸化ウラン粉末
に、さらにアルミニウム化合物をアルミニウムに換算し
て1000〜5000ppm添加することによって結晶粒の大きな
酸化ガドリニウム入り酸化ウラン核燃料ペレットを製造
することができるという知見を得たのである。
この発明は、かかる知見にもとづいてなされたもので
あって、 平均粒径:8〜10μｍの酸化ガドリニウム粉末:3〜15重
量％を配合した二酸化ウラン粉末に、アルミニウム化合
物をアルミニウムに換算して1000〜5000ppm（0.1〜0.5
重量％）添加し、混合し、この混合粉末をプレス成形し
て圧粉体を作製し、ついでこの圧粉体を焼結することに
より、大結晶粒径を有する酸化ガドリニウム入り二酸化
ウラン核燃料ペレットの製造方法に特徴を有するもので
ある。
あって、 平均粒径:8〜10μｍの酸化ガドリニウム粉末:3〜15重
量％を配合した二酸化ウラン粉末に、アルミニウム化合
物をアルミニウムに換算して1000〜5000ppm（0.1〜0.5
重量％）添加し、混合し、この混合粉末をプレス成形し
て圧粉体を作製し、ついでこの圧粉体を焼結することに
より、大結晶粒径を有する酸化ガドリニウム入り二酸化
ウラン核燃料ペレットの製造方法に特徴を有するもので
ある。
上記アルミニウム化合物とは、酸化アルミニウム、水
酸化アルミニウム、脂肪酸のアルミニウム塩のうち１種
または２種以上であり、上記脂肪酸のアルミニウム塩と
は、例えばステアリン酸アルミニウム、オレイン酸アル
ミニウム、パルミチン酸アルミニウムなどがあげられる
が、これに限定されるものではない。
酸化アルミニウム、脂肪酸のアルミニウム塩のうち１種
または２種以上であり、上記脂肪酸のアルミニウム塩と
は、例えばステアリン酸アルミニウム、オレイン酸アル
ミニウム、パルミチン酸アルミニウムなどがあげられる
が、これに限定されるものではない。
Gd2O3粉末入りUO2粉末の圧粉体を作製するために、潤
滑剤として一般にステアリン酸亜鉛が用いられていた
が、上記脂肪酸のアルミニウム塩は圧粉体成形時の潤滑
剤としての機能を有するために、上記ステアリン酸亜鉛
の代用として用いることができ、さらにステアリン酸亜
鉛とともに添加してステアリン酸亜鉛の添加量を減らす
こともできる。
滑剤として一般にステアリン酸亜鉛が用いられていた
が、上記脂肪酸のアルミニウム塩は圧粉体成形時の潤滑
剤としての機能を有するために、上記ステアリン酸亜鉛
の代用として用いることができ、さらにステアリン酸亜
鉛とともに添加してステアリン酸亜鉛の添加量を減らす
こともできる。
この発明では、主としてGd2O3入り二酸化ウランにつ
いて述べたが、ウランとプルトニウムの混合酸化物でMO
XとよばれるものにGd2O3粉末を添加した核燃料に対して
も同様の効果を有することは理論的に当業者によって認
められよう。
いて述べたが、ウランとプルトニウムの混合酸化物でMO
XとよばれるものにGd2O3粉末を添加した核燃料に対して
も同様の効果を有することは理論的に当業者によって認
められよう。
つぎに、この発明を実施例にもとづいて具体的に説明
する。
する。
平均粒径:0.97μｍのUO2粉末、 平均粒径:5.00μｍのGd2O3粉末、 平均粒径:0.50μｍのAl2O3粉末、 を用意し、第１表の実施例１〜２および比較例１に示さ
れる組成となるように配合し、混合し、混合して得られ
た混合粉末をそれぞれ金型に充填し、3ton/cm2の圧力で
プレス成形して直径:10mm×高さ:15mmの圧粉体を作製し
た。
れる組成となるように配合し、混合し、混合して得られ
た混合粉末をそれぞれ金型に充填し、3ton/cm2の圧力で
プレス成形して直径:10mm×高さ:15mmの圧粉体を作製し
た。
これら圧粉体を水素気流中、温度:1750℃で５時間保
持の条件で焼結し、得られたGd2O3入りUO2ペレットを製
造した。
持の条件で焼結し、得られたGd2O3入りUO2ペレットを製
造した。
得られたGd2O3入りUO2ペレットの平均結晶粒径および
焼結密度を測定し、これらの測定結果を第１表に示し
た。
焼結密度を測定し、これらの測定結果を第１表に示し
た。
上記実施例の結果から、この発明においてGd2O3入りU
O2粉末にアルミニウム化合物を、アルミニウムに換算し
て1000〜5000ppm（0.1〜0.5重量％）添加すること添加
することにより、容易にGd2O3入り二酸化ウランペレッ
トの結晶粒径を大きくすることができるが、比較例１に
もみられるように0.5重量％（5000ppm）を越えて含有し
ても平均結晶粒径はそれ以上大きくはならず、かえって
小さくなることがわかる。
O2粉末にアルミニウム化合物を、アルミニウムに換算し
て1000〜5000ppm（0.1〜0.5重量％）添加すること添加
することにより、容易にGd2O3入り二酸化ウランペレッ
トの結晶粒径を大きくすることができるが、比較例１に
もみられるように0.5重量％（5000ppm）を越えて含有し
ても平均結晶粒径はそれ以上大きくはならず、かえって
小さくなることがわかる。
なお、この実施例ではアルミニウムの添加に酸化アル
ミニウムを用いたが、アルミニウムの添加は酸化アルミ
ニウムに限定されるものではなく、その他、水酸化アル
ミニウム、脂肪酸のアルミニウム塩（例えば、ステアリ
ン酸アルミニウム、パルミチン酸アルミニウムおよびオ
レイン酸アルミニウム）などにより添加することができ
る。
ミニウムを用いたが、アルミニウムの添加は酸化アルミ
ニウムに限定されるものではなく、その他、水酸化アル
ミニウム、脂肪酸のアルミニウム塩（例えば、ステアリ
ン酸アルミニウム、パルミチン酸アルミニウムおよびオ
レイン酸アルミニウム）などにより添加することができ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】酸化ウランに所定量の酸化ガドリニウムを
配合し、混合し、成形し、焼結して酸化ガドリニウム入
り核燃料を製造する方法において、 アルミニウム化合物を、アルミニウムに換算して1000〜
5000ppm（0.1〜0.5重量％）添加することを特徴とする
大結晶粒径を有する酸化ガドリニウム入り核燃料ペレッ
トの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1058421A JP2655908B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 大結晶粒径を有する酸化ガトリニウム入り核燃料ペレットの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1058421A JP2655908B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 大結晶粒径を有する酸化ガトリニウム入り核燃料ペレットの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02236490A JPH02236490A (ja) | 1990-09-19 |
| JP2655908B2 true JP2655908B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=13083916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1058421A Expired - Lifetime JP2655908B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 大結晶粒径を有する酸化ガトリニウム入り核燃料ペレットの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2655908B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2860638A1 (fr) * | 2003-10-06 | 2005-04-08 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication de pastilles d'un combustible nucleaire a base d'oxyde mixte (u,pu) o2 ou (u,th)o2 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6097294A (ja) * | 1983-10-06 | 1985-05-31 | シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト | 酸化物系核燃料焼結体の製法 |
| JPS6236589A (ja) * | 1985-08-12 | 1987-02-17 | 日本ニユクリア・フユエル株式会社 | 酸化ガドリニウム入り核燃料焼結体の製造方法 |
| JPH01248092A (ja) * | 1988-03-29 | 1989-10-03 | Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd | 核燃料ペレットの製造法 |
-
1989
- 1989-03-10 JP JP1058421A patent/JP2655908B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02236490A (ja) | 1990-09-19 |
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