JPH0214291B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、酸化数＋４〜＋６の微粉状ウラン化
合物を酸素含有雰囲気中常圧で強熱処理すること
により結晶の大きさ40〜90μｍのU₃O₈粉末をを簡
単かつ経済的に製造する方法に関する。

材料試験炉（MTR）を運転する際に燃料の高
濃縮度からＵ−235の低濃縮度に転換する研究が
なされている。しかし低濃縮度燃料でMTR原子
炉を運転する際に燃料密度を高めなければなら
ず、これは有利に40〜90μｍである固有の結晶の
大きさの酸化物のウラン燃料を使用することによ
り可能である。従来、この種の燃料の生成には工
業的にロスが多くかつ高価な方法が適用されてい
た。

それ故、例えば西ドイツ国特許公開第3024634
号明細書から、結晶の大きさ40〜90μｍのU₃O₈粉
末を焼結性U₃O₈粉末を圧縮成形し、焼結し、破
砕しかつ微粒分を篩分けることにより製造するこ
とが知られている。次いで、篩上に残留した大き
な粒子を用いて同じ工程を再び繰返す。この方法
では、大きさが40〜90μｍである粒子の収率は比
較的低く、主要割合のU₃O₈粉末は利用できない
微粒子として生じる。

更に、破砕する際に破砕機の摩耗が起り、これ
が不純物としてU₃O₈粉末中に含まれかつその品
質を低下させ得る。この方法の他の欠点としては
破砕する際に惹起される粉塵発生が挙げられ、こ
れは相応して包封された方法を必要としかつ排気
浄化系における二次廃棄物生成を惹起する。更
に、硝酸ウラニル水溶液から出発し、これにテト
ラヒドロフルフリルアルコールを添加混合してゲ
ル状溶液を生成することが公知である。このゲル
状溶液を一定の周波数で振動するノズルヘツドを
用いて拡散させる。ノズルヘツドから噴出する球
状のゲル滴はNH₃雰囲気の降下区間、次いで
NH₃水溶液で充填されたカラムを通過し、その
カラムの底で、ウランを二ウラン酸アンモニウム
の形で含有する黄色の粒子、所謂核種として捕集
される。この核種をイソプロパノール／水混合物
で洗い、次いで真空中で乾燥させ、その後焼成す
る。次の焼結工程で粒子の成長が起る。篩い分け
により所定の大きさ40〜90μｍの結晶が収率70〜
80％で得られる。その際微粒子及び粗粒子は廃棄
しかつ後処理しなければならない。それ故、この
方法は装置上のロスが非常に大きくかつ方法工程
数が多い。更に、この方法では二次廃棄物が水性
のかつイソプロパノール含有硝酸アンモニウム溶
液の形で生じる。

更に、U₃O₈粉末を酸化数＋４〜＋６のウラン
化合物から酸素含有雰囲気中で強熱処理すること
により製造し、その際雰囲気として空気を使用し
かつ強熱処理を1100℃を下回る温度で行なうこと
は知られている。結晶の大きさが40〜90μｍであ
り、更に可能な限り無孔であるU₃O₈粉末はこの
方法で製造することはできない。

それ故、本発明の課題は、経済的であり、二次
廃棄物の生成が可能な限り僅少でありかつ可能な
限り無孔の結晶を供与する。酸化数＋４〜＋６の
微粉状ウラン化合物を酸素含有雰囲気中常圧で強
熱処理することにより結晶の大きさ40〜90μｍの
U₃O₈粉末を製造する方法を開示することであつ
た。

本発明によりこの課題は、ウラン化合物を30容
量％より多い酸素を含む雰囲気中で1250℃以上の
温度で強熱処理することにより解決された。

殊に、熱処理を1250〜1550℃で、有利には酸素
40〜100容量％を含有する雰囲気中で行なう。純
粋な酸素を使うと最も有利であることが明らかに
なつた。強熱処理を10〜30時間維持すると最良の
結果が得られる。

例えば、原子炉純度を有すべきだが、任意に微
粒状であつてよい任意の酸化数＞２種の酸化ウラ
ンを酸化アルミニウム製シヤーレ上に置きかつマ
ツフル炉中に配置する。このマツフル炉は酸素ビ
ンと接続しており、酸素流中1500℃に加熱しかつ
原料酸化ウランの細度に応じてこの温度に約10〜
30時間放置する。

このようにして製造したU₃O₈結晶は無孔であ
り、BET表面積＜0.1m²／ｇを有し、かつトルエ
ン密度8.32〜8.34ｇ／cm³を有し、一方理論密度は
8.39ｇ／cm³であるので、ほぼ達成される。

本発明方法では稜の長さ40〜90μｍのU₃O₈結晶
の収率が特に高く、80％を上回り、殆んどの場合
90％より高い。非常に大きな結晶と微粒子分は篩
により分離して更に加工することができる。僅少
量の非常に大きな結晶は大きさ40〜90μｍに機械
的に破砕した後直接燃料生成物流に加えることが
できかつ微粒子分は再び直接製造工程に供給する
ことができるので最終的には本方法は二次廃棄物
の形成もなくほぼ定量的収率で操作することがで
きる。

本発明方法は、一工程法で操作しかつ多大な投
資或いは酸素を除いて化学品の消費を必要としな
いので特に簡単でありかつ経済的である。

純粋な酸素雰囲気の代りに、熱処理を不活性ガ
スと共に酸素少なくとも30容量％を含有する雰囲
気中で行なうこともできるが、この場合長時間の
熱処理を必要とし、これはこの別法を純粋な酸素
雰囲気中に比べて時間的ロスが大きいため不経済
にする。

本発明方法によりU₃O₈結晶を製造するに当り、
任意に小さい原料結晶の大きさの酸化ウラン及び
酸化数＋４〜＋６のすべてのウランを使用できる
ことは特に驚異的である。

このように生成したU₃O₈粉末を用いて同じ結
晶の大きさ40〜90μｍのUO₂粉末も製造すること
ができる。このためには、粒径40〜90μｍのU₃O₈
結晶をモリブデンシヤーレ上に施しかつ連続押出
炉（Durchstopofen）中、殊に水素雰囲気中で
850〜1700℃の熱処理に約８〜20時間供する。

この処理法によりその外観がU₃O₈結晶と同一
でありかつ同様に無孔であるUO₂結晶が得られ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸化数＋４〜＋６の微粉状ウラン化合物を酸
   素含有雰囲気中常圧で強熱処理することにより結
   晶の大きさ40〜90μｍのU₃O₈粉末を製造する方法
   において、ウラン化合物を1250℃以上の温度で30
   容量％より多量の酸素を含む雰囲気中で強熱処理
   することを特徴とするU₃O₈粉末の製法。 ２ 熱処理を1250〜1550℃で行なう特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３ 熱処理を純粋な酸素中で行なう特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の方法。 ４ 熱処理を10〜30時間行なう特許請求の範囲第
   １項〜第３項のいずれか１項に記載の方法。