| 【発明の名称】 |
核燃料ペレットの焼結炉 |
| 【発明者】 |
【氏名】薦 野 彰
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| 【要約】 |
【課題】焼結用容器内全体に平均して雰囲気ガスが行き渡り、３００度C〜９００度Cでの焼結の初期ゾーンに於いて添加物の除去、O／U比のコントロールができ、ペレットのクラックの発生及び変形等の不具合発生を防止し且つ生産性を高めることができる焼結炉を得ること。
【解決手段】核燃料ペレットの焼結を行う焼結炉において、脱添加物及びO／U比の調整を行う３００度C〜９００度Cの温度域の焼結炉の初期ゾーンにおける焼結用容器を乗せて移動するスキッドの進行通路２２，２３の途中に、そのスキッドをほぼ９０度横方向に移動させる横方向進行通路２４を設けたことを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】核燃料ペレットの焼結を行う焼結炉において、脱添加物及びO／U比の調整を行う３００度C〜９００度Cの温度ゾーンにおける焼結用容器を乗せて移動させるスキッドの進行通路の途中に、そのスキッドをほぼ９０度横方向に移動させる横方向進行通路を設けたことを特徴とする、核燃料ペレットの焼結炉。
【請求項２】焼結用容器の側壁には多数の孔が穿設されており、上記進行通路における焼結用容器の側壁の近傍に、上記焼結用容器の多数の孔に向けて雰囲気ガスの噴出口が設けられていることを特徴とする、請求項１記載の核燃料ペレットの焼結炉。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＵＯ2成形体或いはＧd2Ｏ3入りＵＯ2成形体のごとき核燃料ペレットの焼結炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、核燃料ペレットを水素ガスを主成分とする雰囲気ガスにて焼結する際に一般的に使用されているトンネル式連続焼結炉の概略構成を示す平面図であって、左右方向に延びる焼結炉１の両端には入口室２及び出口室３が設けられており、水素ガスを主成分とする雰囲気ガスの爆発防止のため入口室２の側部には入口置換室４が設けられ出口室３の側部に出口置換室５が設けられている。焼却炉の炉床はアルミナのレンガで構成され、その炉床上にモリブデン製の厚板からなるスキッド６が載置配列され、その各スキッド上に、多数のＵＯ2成形体或いはＧd2Ｏ3入りのＵＯ2成形体のごとき粉末成形体が積み込まれた箱形の焼結用容器７が載置され、上記スキッド６をプッシャーで押すことによって成形体が焼結炉内を入口から出口に向かって移動される。
【０００３】すなわち、多数の粉末成形体が積み込まれた焼結用容器７がスキッド６上に載置され入口置換室４内に挿入され、入口室２にスキッド６がないことが確認されると、入口プッシャー８によって入口室２内に押し込まれる。この焼結用容器７が載置されているスキッド６が入口室２内に押し込まれると、焼結炉入口のメインプッシャー９によって上記スキッド６が焼結炉１内に押し込まれ、これによって焼結用容器７が載置配列された先端のスキッド６が出口室３に押し出される。出口室３に押し出されたスキッド６は２つのプッシャーにより出口置換室５を通って焼結炉外へ搬出される。そこで、メインプッシャー９が後退し、次のスキッド６が空になった入口室２に送り込まれる。以後同様にして、順次スキッド６とともに焼結用容器７が焼結炉１内を移動され、その間に粉末成形体の焼結が行われる。
【０００４】図４は、上記焼結炉１の縦断面図であって、焼結炉１の底面上にはアルミナのレンガで構成された炉床１０が敷設されており、その炉床１０上にモリブデン製の厚板からなる多数のスキッド６が長手方向に配列され、その各スキッド６上に多数の粉末成形体１１を収容した焼結用容器７が載置されている。そして、前述のように、スキッド６とともに焼結用容器７が焼結炉１の長手方向に移動される。
【０００５】ところで、粉末成形体である核燃料ペレットを焼結する際には、前述のようにトンネル式の連続焼結炉において成形体を水素ガスを主成分とする炉内雰囲気１７００度Cを越える高温度で焼結しており、この際、焼結の前処理として一般的には３００〜９００度Cの温度ゾーンに於いて炉内雰囲気ガスと接触させ化学反応によって成形体内の添加物の分解／不純物の除去及びO／U比のコントロールの処理を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、水素ガスを主成分とする雰囲気ガス中３００度C〜９００度Cの焼結炉内において成形体内の添加物の分解で発生するガスを成形体或いは焼結用容器７内から問題なく除去し、或いは還元反応によりO／U比を２．０にコントロールするためには、常に新鮮な雰囲気ガスを粉末成形体に供給し続ける必要がある。
【０００７】しかしながら、箱状の焼結用容器７内には多数の粉末成形体１１を密に積層して収容しており、しかも焼結用容器７内にはその上部からしか雰囲気ガスが浸透しないため、雰囲気ガスの供給が必ずしも十分でない場合がある。そこで、図４に示すように焼結用容器７の全ての側板に多数の孔１２を穿設し焼結用容器への雰囲気ガスの浸透が行われやすくすることが行われている。
【０００８】ところが、このように側板に多数の孔１２を設けたものに於いても、図３に示すように進行方向に隣接する容器に於いてはその進行方向に直交する側板７a、７ｂが近接しているため、この部分からは容器内への雰囲気ガスの浸透が容易でなく、図５及び図６に於いてクロスハッチングで示すように、焼結用容器７の前部及び後部では雰囲気ガスの供給不足が発生する。特に焼結用容器７の底部中央が著しく不足する。そして、この雰囲気ガスの供給不足が生じると、粉末成形体中の添加物が十分除去されないまま、またO／U比が２．０を越えた高いまま１７００度Cを越える最高温度域に曝されることになり、この際除去されなかった添加物が爆発的に分解し、また高いO／U比により急激に焼結が進行したりして、成形体にクラックや変形等の不具合が発生することがある等の問題がある。
【０００９】これらの不具合を防止するためには、雰囲気ガスの供給量を増やし焼結用容器内へ浸透するガス量を増加する必要があるが、ガス量を増やすことはコストアップになる。また雰囲気ガスを増加させても図５にクロスハッチングで示す部分に雰囲気ガスを浸透させることは困難であり、その効果はあまり期待できない。したがって、焼結用容器に積載する成形体の量を減らす必要があり、生産性の低下を招く等の問題がある。
【００１０】本発明は、このような点に鑑み、焼結用容器内全体に平均して雰囲気ガスが行き渡り、３００度C〜９００度ｃでの焼結炉の初期ゾーンに於いて添加物の除去、O／U比のコントロールができ、ペレットのクラックの発生及び変形等の不具合発生を防止し且つ生産性を高めることができる焼結炉を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、 核燃料ペレットの焼結を行う焼結炉において、脱添加物及びO／U比の調整を行う３００度C〜９００度Cの温度ゾーンにおける焼結用容器を乗せて移動させるスキッドの進行通路の途中に、そのスキッドをほぼ９０度横方向に移動させる横方向進行通路を設けたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図１を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、図中図３等と同一部分には同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００１３】図１に於いて符号２１は、焼結炉１の入口側に設けられている焼結の初期段階の脱添加物及びO／U比の調整を行う３００度C〜９００度Cの温度ゾーンすなわち初期ゾーンであって、その初期ゾーン２１の一側に入口置換室４が設けられている。その初期ゾーン２１内には焼結炉内のスキッド進行通路に平行な第１の進行通路２２と上記焼結炉１内の進行通路と同一線上の第２の進行通路２３が設けられている。そして、第１の進行通路２２の終端部と第２の進行通路２３の基端部が、第１の進行通路２２に直交する横方向通路によって連絡されている。
【００１４】しかして、多数の粉末成形体が積み込まれた焼結用容器７がスキッド６上に載置され入口置換室４に挿入されると、入口プッシャー８によって初期ゾーン２１内に押し込まれる。そして、この焼結用容器７が載置されているスキッド６が初期ゾーン２１に押しこまれると、サブメインプッシャー２５によって上記スキッド６が第１の進行通路２２に沿って移動される。このようにしてスキッド６が第１の進行通路２２の端部に移動されると、サブ入口プッシャー２６により進行方向に直角に横方向に押され、横方向通路２４に沿って第２の進行通路２３上に移動され、その後メインプッシャー９によって焼結炉の焼結ゾーンに押し込まれる。
【００１５】このようにしてスキッド６が焼結炉の焼結ゾーン２７及び冷却ゾーン２８に押し込まれると、これにより先端のスキッド６が出口室３に押し出され、さらに出口プッシャー２９により出口置換室５に押し出され、その後炉外排出プッシャー３０によって炉外に排出される。そこでメインプッシャー９が後退し、次のスキッドが第２の進行通路２３に送られる。以後同様にして、順次スキッド６とともに焼結用容器７が焼結炉内を移動され、その間に粉末成形体の焼結が行われる。
【００１６】したがって、前記初期ゾーンにおいて、スキッド上の焼結用容器７の移動方向が一端９０度横方向に変更されるので、今まで進行方向と直角であった容器の側板７aが進行方向と平行となる。したがって、その側板に設けられている孔１２が比較的広い空間に面するようになり、その側板７aに設けられた多数の孔１２を通って焼結用容器内に雰囲気ガスが十分に浸透され、焼結用容器内に雰囲気ガスが均等に供給され、焼結体に不具合が生ずることが防止される。
【００１７】また、進行方向と平行な焼結用容器側板を通して雰囲気ガスを最も浸透しにくい容器底部中央に浸透させるためには、図２に示すように、側板７aに設けられた多数の孔１２に向けて強制的に雰囲気ガスを吹きかける噴射ノズル３１を焼結炉内の側板近傍に設けることが好ましい。
【００１８】添加物の主成分であるC,Ｎを分析し且つペレット外観を観察すると、従来の方法と本発明とでは、表１に示すような結果が得られた。またO／U比のコントロールが十分でないとペレットが均一に収縮せず一部変形する。これも併せて効果を確認した。
【００１９】
【表１】
添加物の濃度が高い場合や高いO／U比を持つ粉末にて製造した成形体を、前述のような不具合が生じないように生産するには、焼結用容器への成形体の充填率を低くし焼結用容器内に雰囲気ガスが浸透しやすいようにして焼結することが必要になり生産性の低下を招く。しかし、本発明に於いては、表２に示すように、生産効率の低下を招くことなく脱添加物及びO／U比の調整が可能になった。
【００２０】
【表２】
【００２１】
【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、焼結用容器内の粉末成形体へ雰囲気ガスを均等に十分供給することができ、成形体のクラックの発生及び変形の不具合の発生を防止し且つ生産性を高めることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２２９４６１
【氏名又は名称】株式会社グローバル・ニュークリア・フュエル・ジャパン
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| 【出願日】 |
平成１２年６月１６日（２０００．６．１６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６４２８５
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 一雄 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−６０８０（Ｐ２００２−６０８０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１月９日（２００２．１．９） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１８１７０９（Ｐ２０００−１８１７０９） |
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