(57)【要約】【課題】  装置を小型化して省スペース化を実現しつつ、装置を単純化して燃料コンパクトを簡易にかつ効率良く製造して、燃料コンパクトの生産効率を向上させる。【解決手段】  燃料コンパクト１の製造装置10は、燃料粒子２が投入されるダイス12と、このダイス12内に挿入され燃料粒子２を圧縮して燃料コンパクト１とする複数のパンチ14とを備えている。各パンチ14は、ダイス12内に連続して挿入されてダイス12内に進退自在に設置され、進行することにより進退の進行方向側に位置する他の先行するパンチ14との間に挿入された燃料粒子２を先行するパンチ14との間で圧縮して燃料コンパクト１を形成し、後進の他のパンチ14の進行により先行するパンチ14が進退の進行方向に押し出される。ダイス12は、パンチ14の進退の進行方向側にパンチ14及び複数のパンチ14間に形成された燃料コンパクト１を取り出す取り出し口18を有する。複数の各パンチ14は、全て同一の形状を有する。【選択図】        図２
2006292587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料粒子が投入されるダイスと、前記ダイス内に挿入され前記燃料粒子を圧縮して燃料コンパクトとする複数のパンチとを備えた燃料コンパクトの製造装置において、前記各パンチは、前記ダイス内に連続して挿入されて前記ダイス内に進退自在に設置され、進行することにより前記進退の進行方向側に位置する他の先行するパンチとの間に挿入された前記燃料粒子を前記先行するパンチとの間で圧縮して燃料コンパクトを形成し、後進の他の前記パンチの進行により前記先行するパンチが前記進退の進行方向に押し出され、前記ダイスは、前記パンチの進退の進行方向側に前記パンチ及び前記複数のパンチ間に形成された燃料コンパクトを取り出す取り出し口を有することを特徴とする燃料コンパクトの製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載された燃料コンパクトの製造装置であって、前記各パンチは、前記先行するパンチに突き当たって前記先行するパンチを前記進退の進行方向側へ押し出すことを特徴とする燃料コンパクトの製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載された燃料コンパクトの製造装置であって、前記各パンチが前記先行するパンチと突き当たる際の突き合わせの深さは、形成すべき前記燃料コンパクトの長さに合わせて設定され、前記燃料コンパクトの長さは、前記後進のパンチと前記先行するパンチとの突き合わせの深さにより決定されることを特徴とする燃料コンパクトの製造装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された燃料コンパクトの製造装置であって、前記各パンチは、他のパンチとの間で前記燃料粒子の圧縮を終了した先行するパンチを前記進退の進行方向側に押し出した後後退して、前記先行するパンチとの間に前記燃料粒子が投入された後再度進行して前記先行のパンチとの間で前記燃料粒子を圧縮することを特徴とする燃料コンパクトの製造装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された燃料コンパクトの製造装置であって、前記複数の各パンチは、全て同一の形状を有することを特徴とする燃料コンパクトの製造装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載された燃料コンパクトの製造装置であって、前記複数の各パンチは、前記進退の一方向側に凹部を有すると共に前記進退の他方向側に凸部を有することを特徴とする燃料コンパクトの製造装置。
【請求項７】
請求項６に記載された燃料コンパクトの製造装置であって、前記複数の各パンチは、前記先行するパンチとの間に燃料粒子を充填する際に、前記先行するパンチの凸部又は凹部から、自らの凹部又は凸部が抜けない程度の位置で待機することを特徴とする燃料コンパクトの製造装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載された燃料コンパクトの製造装置であって、前記ダイスの取り出し口から取り出された前記パンチは、前記ダイス内に再度挿入されることを特徴とする燃料コンパクトの製造装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載された燃料コンパクトの製造装置であって、前記ダイス及び前記パンチの温度を調整する温度調整手段を更に有していることを特徴とする燃料コンパクトの製造装置。
【請求項１０】
請求項９に記載された燃料コンパクトの製造装置であって、前記温度調整手段は、前記燃料粒子の投入口から前記燃料粒子の圧縮が終了する位置までは前記ダイス及び前記パンチの温度をフェノール樹脂の軟化温度まで上昇させ、前記燃料粒子の圧縮が終了する位置からは前記ダイス及び前記パンチの温度を徐々に低下させて前記フェノール樹脂を硬化させることを特徴とする燃料コンパクトの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温ガス炉等の原子炉において燃料として使用される燃料コンパクトの製造装置の改良に関し、特に、燃料コンパクトの形成を容易として生産効率を向上させると共に、装置を小型化・簡易化することに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高温ガス炉は、燃料を含む炉心構造を、熱容量が大きく高温健全性が良好な黒鉛から形成すると共に、冷却ガスとして高温下でも化学反応を起こさないヘリウムガス等の気体を用いているため、固有の安全性が高く、出口温度が非常に高いヘリウムガスを取り出すことができる原子炉であり、約９００℃前後の高温熱を、発電はもちろんのこと水素製造や化学プラント等、幅広い分野において利用することを可能とするものである。
【０００３】
（被覆燃料粒子）
この高温ガス炉の燃料としては、一般に、二酸化ウランやトリウム等をセラミックス状に焼結した直径約３５０μｍ〜６５０μｍの燃料核の周囲に、第１層から第４層の計４層の被覆が施された直径約５００μｍ〜１０００μｍ被覆燃料粒子が使用される。具体的には、次の４つの被覆である。
【０００４】
即ち、一般にバッファ層と呼ばれる最も内側の第１層は、密度約１ｇ／ｃｍ3の低密度熱分解炭素（ＰｙＣ）から成る層で、ガス状の核分裂生成物（ＦＰ）のガスを溜めるとと共に、核燃料のスウェリングを吸収する機能を併せ持つ。次いで、この第１層の上に施される第２層は、一般に、密度約１．８ｇ／ｃｍ3の高密度熱分解炭素から形成された内側熱分解炭素（ＰｙＣ）層であり、ガス状の核分裂生成物（ＦＰ）の拡散の障壁となってガス状の核分裂生成物（ＦＰ）を保持する機能を有するものである。更に、炭化珪素（ＳｉＣ）層と呼ばれる第３層は、密度約３．２ｇ／ｃｍ3の炭化珪素から成り、主に固体状の核分裂生成物の拡散の障壁となって固体状の核分裂生成物を保持すると共に、被覆燃料粒子全体の主要な強度部材としての機能を有するものである。最も外側の第４層である外側熱分解炭素層は、第２層と同様、密度約１．８ｇ／ｃｍ3の高密度熱分解炭素から成り、照射収縮により第３層である炭化珪素層に圧縮応力を発生させて照射下での被覆燃料粒子全体の強度を保持すると共にガス状の核分裂生成物（ＦＰ）を保持する機能を有するものである。
【０００５】
このような被覆燃料粒子は、一般的には、次のような工程を経て製造される。即ち、まず、燃料核の生成であるが、具体的には、酸化ウランの粉末を硝酸に溶かして生成した硝酸ウラニル原液に、純水、増粘剤を添加して撹拌することにより滴下原液を生成する。この場合、増粘剤は、滴下された硝酸ウラニル原液の液滴が、落下中に自身の表面張力により真球状になるように添加される。この増粘剤としては、例えば、ポリビニルアルコール樹脂、アルカリ条件下で凝固する性質を有する樹脂、ポリエチレングリコール、メトローズ等を使用することができる。次いで、このようにして調整された滴下原液を、所定の温度に冷却して粘度を調整した後、細径の滴下ノズルを振動させることによりアンモニア水溶液中に滴下する。なお、この場合、液滴に、アンモニア水溶液表面に着水するまでの空間においてアンモニアガスを吹きかけ、液滴の表面をゲル化させることにより、着水時に液滴が変形することを防止する。
【０００６】
アンモニア水溶液中に滴下された原液は、アンモニア水溶液中で、硝酸ウラニルがアンモニアと充分に反応して重ウラン酸アンモニウムの粒子となる。この重ウラン酸アンモニウムの粒子を、大気中でばい焼して、三酸化ウラン粒子とした後、更に還元、焼結することにより、高密度のセラミックス状二酸化ウランから成る燃料核を得る。このようにして得られた燃料核の粒径や真球度は、次の被覆工程における製造条件に非常に大きな影響を与えることから、燃料核は、篩により粒径選別及び真球度選別を行った上で、被覆工程に送られる。
【０００７】
次に、燃料核の被覆工程においては、燃料核を流動床に装荷し、被覆となるガスを熱分解させることにより第１層から順次、上述した被覆を施していく。この場合、具体的には、第１層の低密度炭素層については、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）を約１４００℃で熱分解して燃料核を被覆する。第２層、第４層の高密度の熱分解炭素層については、プロピレン（Ｃ3Ｈ6）を約１４００度で熱分解して被覆を施していく。第３層である炭化珪素層は、メチルトリクロロシラン（ＣＨ3ＳｉＣｌ3）を約１６００℃で熱分解して形成する。このようにして製造された被覆燃料粒子は、更に、黒鉛マトリックスをコーティングしてオーバーコートされた上で、燃料コンパクトの形で使用されることがある。
【０００８】
（燃料コンパクト）
この被覆燃料粒子を燃料コンパクトとして使用する場合には、被覆燃料粒子を黒鉛マトリックス中に分散させオーバーコートした後、例えば、中空円筒形又は円筒形にプレス成型又はモールド成型した上で焼結させて一定形状の燃料コンパクトとし（例えば、特許文献１等参照）、更に、この燃料コンパクトを黒鉛から形成された筒に一定数量入れて、上下に栓をした燃料棒の形態として使用される。この燃料棒の形態とされた被覆燃料粒子は、最終的には、この燃料棒を、高温ガス炉の六角柱型黒鉛ブロックの複数の挿入口に装填し、この六角柱型黒鉛ブロックを多数個ハニカム配列に複数段重ねることにより、炉心を構成する。
【０００９】
（燃料コンパクトの形成）
この燃料粒子をプレスして燃料コンパクトとする製造装置は、図３に示すように、金属製のダイス１２に所定量の燃料粒子２を充填して、この燃料粒子２を、相互に異なる形状を有する複数の金属パンチ１４、即ち、凹部１４ａを有する上パンチ１４Ａと、この上パンチ１４Ａの凹部１４ａに嵌入する凸部１４ｂを有する下パンチ１４Ｂにより上方から、あるいは、上下両方向から圧縮するものが一般的であった。また、この燃料粒子２を圧縮する際、黒鉛マトリックスに含まれるフェノール樹脂を軟化させてバインダとし、燃料コンパクトの成型を容易とするため、金属製のダイス１２やパンチ１４、また、燃料粒子２をフェノール樹脂の軟化温度まで加熱することが行われていた。
【００１０】
しかし、成型された燃料コンパクトは、フェノール樹脂の硬化温度まで冷却されて、フェノール樹脂が硬化してから、ダイス１２から取り出す必要がある。このため、従来の一般的な製造装置では、燃料コンパクトの成型から取り出しまでの間、１組のダイス１２及びパンチ１４が占有され、燃料コンパクトを効率良く成型することができない問題があった。
【００１１】
この場合、燃料コンパクトの生産性を向上させるためには、複数のダイス１２及びパンチ１４を設置して、同時並行的にあるいは連続的に燃料コンパクトを成型することが考えらるが、複数のダイス１２及びパンチ１４を設置するためのスペースと、複数のパンチ１４を同時に駆動させる機構、更には、複数組のダイス１２及びパンチ１４の温度を調整する機構を設置することが必要となるため、装置が大型化及び複雑化する問題が発生する。
【００１２】
また、従来の一般的な製造装置１０では、成型された燃料コンパクトは、加熱後フェノール樹脂が硬化するまで、常時、ダイス中に固定されていたため、フェノール樹脂が硬化した後、燃料コンパクトの表面がダイス１２の内面に固着して、燃料コンパクトをダイスから取り出せなくなるおそれがあった。
【００１３】
更には、従来の製造装置１０では、製造された燃料コンパクトの長さ（高さ）は、上パンチ１４Ａと下パンチ１４Ｂとの間で燃料粒子の圧縮する成型圧力を調整するか、又は、上下のパンチ１４の移動距離を機械的に若しくは電気的に制御することにより、決定する必要があったため、構造が複雑になると共に、その制御が困難で、管理に労力を要する問題があった。
【特許文献１】特開２０００−２８４０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明が解決しようとする課題は、上記の問題点に鑑み、装置を小型化して省スペース化を実現しつつ、装置を単純化して燃料コンパクトを簡易にかつ効率良く製造して、燃料コンパクトの生産効率を向上させることができる燃料コンパクトの製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決するための第１の手段として、燃料粒子が投入されるダイスと、このダイス内に挿入され燃料粒子を圧縮して燃料コンパクトとする複数のパンチとを備えた燃料コンパクトの製造装置において、これらの各パンチは、ダイス内に連続して挿入されてダイス内に進退自在に設置され、進行することにより進退の進行方向側に位置する他の先行するパンチとの間に挿入された燃料粒子を先行するパンチとの間で圧縮して燃料コンパクトを形成し、後進の他のパンチの進行により先行するパンチが進退の進行方向に押し出され、ダイスは、パンチの進退の進行方向側にパンチ及び複数のパンチ間に形成された燃料コンパクトを取り出す取り出し口を有することを特徴とする燃料コンパクトの製造装置を提供するものである。
【００１６】
本発明は、上記の課題を解決するための第２の手段として、上記第１の解決手段において、各パンチは、先行するパンチに突き当たって先行するパンチを進退の進行方向側へ押し出すことを特徴とする燃料コンパクトの製造装置を提供するものである。
【００１７】
本発明は、上記の課題を解決するための第３の手段として、上記第２の解決手段において、各パンチが先行するパンチと突き当たる際の突き合わせの深さは、形成すべき燃料コンパクトの長さに合わせて設定され、燃料コンパクトの長さは、この後進のパンチと先行するパンチとの突き合わせの深さにより決定されることを特徴とする燃料コンパクトの製造装置を提供するものである。
【００１８】
本発明は、上記の課題を解決するための第４の手段として、上記第１乃至第３のいずれかの解決手段において、各パンチは、他のパンチとの間で燃料粒子の圧縮を終了した先行するパンチを進退の進行方向側に押し出した後後退して、先行するパンチとの間に燃料粒子が投入された後再度進行して先行のパンチとの間で燃料粒子を圧縮することを特徴とする燃料コンパクトの製造装置を提供するものである。
【００１９】
本発明は、上記の課題を解決するための第５の手段として、上記第１乃至第４のいずれかの解決手段において、複数の各パンチは、全て同一の形状を有することを特徴とする燃料コンパクトの製造装置を提供するものである。
【００２０】
本発明は、上記の課題を解決するための第６の手段として、上記第１乃至第５のいずれかの解決手段において、複数の各パンチは、進退の一方向側に凹部を有すると共に進退の他方向側に凸部を有することを特徴とする燃料コンパクトの製造装置を提供するものである。
【００２１】
本発明は、上記の課題を解決するための第７の手段として、上記第６の解決手段において、複数の各パンチは、先行するパンチとの間に燃料粒子を充填する際に、先行するパンチの凸部又は凹部から、自らの凹部又は凸部が抜けない程度の位置で待機することを特徴とする燃料コンパクトの製造装置を提供するものである。
【００２２】
本発明は、上記の課題を解決するための第８の手段として、上記第１乃至第７のいずれかの解決手段において、ダイスの取り出し口から取り出されたパンチは、ダイス内に再度挿入されることを特徴とする燃料コンパクトの製造装置を提供するものである。
【００２３】
本発明は、上記の課題を解決するための第９の手段として、上記第１乃至第８のいずれかの解決手段において、ダイス及びパンチの温度を調整する温度調整手段を更に有していることを特徴とする燃料コンパクトの製造装置を提供するものである。
【００２４】
本発明は、上記の課題を解決するための第１０の手段として、上記第９の解決手段において、温度調整手段は、燃料粒子の投入口から燃料粒子の圧縮が終了する位置まではダイス及びパンチの温度をフェノール樹脂の軟化温度まで上昇させ、燃料粒子の圧縮が終了する位置からはダイス及びパンチの温度を徐々に低下させてフェノール樹脂を硬化させることを特徴とする燃料コンパクトの製造装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、上記のように、複数のパンチがダイス内に連続して挿入されて、順次先行するパンチを移動させるため、パンチが、フェノール樹脂が硬化するまで１つのダイスを占有することがなく、連続的に燃料コンパクトを形成することができると共に、１つのダイスで複数の燃料コンパクトを同時並行的に連続して形成することができるため、装置を大型化することなく燃料コンパクトの生産の自動化及び生産効率の向上を実現することができる実益がある。
【００２６】
この場合、本発明によれば、同時に、複数のパンチ間に形成された燃料コンパクトが、パンチと共に移動しながら冷却されるため、フェノール樹脂が硬化する際に燃料コンパクトの表面がダイスの内面に固着することがなく、燃料コンパクトを円滑に、且つ、容易に取り出すことができ、この点でも、燃料コンパクトの生産の作業性を高めることができる実益がある。
【００２７】
本発明によれば、上記のように、複数のパンチの形状により形成後の燃料コンパクトの大きさや形状が決定されるため、パンチの移動や圧力を制御することなく、単にパンチを進行させるだけで燃料コンパクトを所定の大きさや形状に簡易に成型することができるため、燃料コンパクトの生産の作業性を高めることができる実益がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明すると、図１及び図２は本発明の燃料コンパクト１の製造装置１０を示し、この製造装置１０は、図１及び図２に示すように、燃料粒子２が投入されるダイス１２と、このダイス１２内に挿入され燃料粒子２を圧縮して燃料コンパクト１とする複数のパンチ１４とを備えている。なお、これらのダイス１２及びパンチ１４は、例えば、合金工具鋼から形成することができる。
【００２９】
ダイス１２は、特に図２（Ａ）に示すように、一端にパンチ１４を挿入するパンチ挿入口１６を有し、他端にはこの挿入されたパンチ１４及び複数のパンチ１４の間に形成された燃料コンパクト１を取り出す取り出し口１８を有している。また、このダイス１２の途中には、図１及び図２に示すように、圧縮すべき燃料粒子２が投入される燃料粒子２の投入口２０が形成されている。なお、この投入口２０は、ダイス１２内に燃料粒子２を確実に投入できるように、図１及び図２（Ａ）に示すように、テーパ面を有するすり鉢状とすることが望ましい。また、この投入口２０の設置位置は、後述する燃料粒子２の圧縮から燃料コンパクト１の取り出しまでの間の距離及び温度低下を考慮して適宜決定されるが、パンチ挿入口１６側に設置した方が、パンチ１４の移動作業等が容易となる。
【００３０】
この投入口２０から投入された燃料粒子２は、図１及び図２（Ａ）に示すように、このダイス１２内で複数のパンチ１４により圧縮されて燃料コンパクト１に成型されるため、製造される燃料コンパクト１の外形寸法は、ダイス１２の内径により規定される。このため、ダイス１２の内径は、製造すべき燃料コンパクト１の寸法、及び、後述するように複数のパンチ１４の外径との関係を考慮して設定する。
【００３１】
複数のパンチ１４の各々は、図２（Ａ）に示すように、パンチ挿入口１６からダイス１２内に連続して挿入されて、ダイス１２内に進退自在に設置される。従って、これらのパンチ１４の外形寸法は、ダイス１２との間で圧力により移動することができると共に、一方で、パンチ１４とダイス１２との間に燃料粒子２が入り込まない程度の嵌り具合に調整する。
【００３２】
これらの各々のパンチ１４は、例えば、図１及び図２（Ａ）に示すパンチ１４Ａを例に説明すると、まず、パンチ１４Ａがダイス１２内を進行することにより、進退の進行方向側に位置する他の先行するパンチ１４Ｂを、進行方向（図１及び図２（Ａ）に示す実施の形態においては図の右側方向）へ押し出して、燃料粒子２の投入口１まで移動させる。この場合、図２（Ａ）に示すように、パンチ１４Ｂよりも更に先行するパンチ１４Ｃ乃至１４Ｆも、同時に取り出し口１８方向へ進行し、最先行のパンチ１４Ｆ及び燃料コンパクト１が、取り出し口１８から取り出される。なお、この取り出されたパンチ１４を、適宜の手段により、再度、パンチ挿入口１６からダイス１２内に挿入することにより、バッチ的な連続処理を自動的に行って生産効率を向上させることができる。
【００３３】
次いで、後進のパンチ１４Ａは、図１（Ａ）及び図２（Ａ）に示すように、一度、投入口２０よりも後方側に後退し、後進のパンチ１４Ａと先行するパンチ１４Ｂとの間に投入口２０から燃料粒子２が投入された後、再度、進行することにより、図１（Ｂ）に示すように、先行するパンチ１４Ｂとの間で投入された燃料粒子２を圧縮して燃料コンパクト１を形成する。
【００３４】
なお、この燃料粒子２を圧縮する際には、取り出し口１８を適宜の方向で閉塞することにより、先行するパンチ１４Ｂ乃至１４Ｅの移動を規制することができ、これにより、先行するパンチ１４Ｂを投入口２０付近の適宜の圧縮位置に簡易に位置決めして、単に後進のパンチ１４Ａを進行させるだけで、燃料粒子２を圧縮することができる。
【００３５】
その後は、この後進のパンチ１４Ａも、自らにとっての先行するパンチ１４Ｂと同様に、更に後進の図示しないパンチ１４により、同様に、燃料粒子２の投入口２０付近まで押し出され、再度同様の作業を繰り返すことにより、１つのダイス１２で連続的に燃料コンパクト１を製造することができ、作業性が向上する。
【００３６】
また、このことから、本発明においては、一つのパンチ１４が、後進側、先行側のどちらの機能をも果たし、かつ、複数のパンチ１４間で果たすべき機能が同一であるため、分担すべき機能に応じて異なる形状とする必要がない。従って、本発明においては、図１及び図２（Ａ）に示すように、複数のパンチ１４を、全て同一の形状に形成することができる。これにより、装置１０の構造を簡易として、生産コストを低減することができる。
【００３７】
具体的には、本発明における複数の各パンチ１４は、図１及び図２（Ａ）に示すように、全て、進退の一方向側に凹部１４ａを有すると共に進退の他方向側に凸部１４ｂを有する形状に形成されている。従って、図示の実施の形態では、後進のパンチ１４Ａは、図１及び図２（Ａ）に示すように、その凹部１４ａを先行するパンチ１４Ｂの凸部１４ｂに嵌入させて、後進のパンチ１４Ａの凹部１４ａの底面を、先行するパンチ１４Ｂの凸部１４ｂの頂面に突き当てて、先行するパンチ１４Ｂ等を進行方向へ移動させる。
【００３８】
この場合、これらのパンチ１４の間に形成される燃料コンパクト１の形状や寸法は、上述したように、ダイス１２の内径やパンチ１４の形状等により決定されるため、特に、各パンチ１４が、先行するパンチ１４と突き当たる際の突き合わせの深さを、形成すべき燃料コンパクト１の長さに合わせて設定する。具体的には、図示の実施の形態のパンチ１４の場合には、図１（Ｂ）及び図２（Ａ）に示すように、後進のパンチ１４Ａの凹部１４ａの底面と先行するパンチ１４Ｂの凸部１４ｂの頂面とが突き当たった際の突き合わせの深さを、形成すべき燃料コンパクト１の長さに合わせて設定する。
【００３９】
これにより、例えば、図示の実施の形態におけるダイス１２の内径及びパンチ１４の外径を約２６ｍｍ、パンチ１４の凸部１４ｂの外径及び凹部１４ａの内径を１０ｍｍ、パンチ１４の凸部１４ｂの長さを６０ｍｍ、凹部１４ａの深さを２０ｍｍとすることにより、中空部を有する燃料コンパクト１を形成すると、長さが４０ｍｍ（６０ｍｍ−２０ｍｍ）、外径が２６ｍｍ、中空の内径が１０ｍｍとすることができる。なお、これらのダイス１２やパンチ１４の各部の寸法は、使用する燃料粒子２（黒鉛粉末）の特性、燃料コンパクト１の成型後の焼成条件等に合わせて適宜設定することができる。
【００４０】
従ってまた、予め、凹部１４ａの深さ又は凸部１４ｂの長さのみが異なる複数種類のパンチ１４を設定しておくことにより、単に、ダイス１２内に挿入されるパンチ１４の種類を変更するだけで、１つのダイス１２で異なる複数種類の燃料コンパクト１を簡易に製造することができる。更には、１つの工程で全て同一種類のパンチ１４を使用するのではなく、例えば、凹部１４ａの深さ又は凸部１４ｂの長さのみが異なるパンチ１４を組み合わせることにより、一連の処理で種々の燃料コンパクト１を製造することにも対応することができる。
【００４１】
なお、形成される燃料コンパクト１の長さは、必ずしも、このパンチ１４同士の突き合わせの深さによって決定するのではなく、他の適宜の手段により決定することもできる。例えば、他に、複数のパンチ１４間に投入される燃料粒子２の投入量を調整して、この投入量を、後進のパンチ１４の凹部１４ａの底面と先行するパンチ１４Ｂの凸部１４ｂの頂面とが突き当たった際に２つのパンチ１４の間に形成される空間の容積よりも大きくなるように一定に規定することにより、決定することもできる。この場合には、先行するパンチ１４Ｂは、燃料粒子２の圧縮後は、後進のパンチ１４Ａが直接突き当たって押し出されるのではなく、いわば燃料コンパクト１を介在として取り出し口方向へ押し出される。このため、圧縮により形成された燃料コンパクト１の変形や強度、押圧力等に十分に配慮する必要がある。
【００４２】
なお、図示の実施の形態において、各パンチ１４の凹部１４ａを進行方向側へ向けてダイス１２内に挿入したのは、製造装置１０の初期動作時におけるスペースの無駄な回送を回避するため、また、燃料粒子２を圧縮する際の圧力により最先行のパンチ１４Ｅが取り出し口１８の図示しない閉塞面との間で受ける応力を考慮すると、閉塞面により凸部１４ｂを受け止めるよりも、凹部１４ａを受け止めた方が強度の点で有利であると考えられるからである。但し、必ずしも、その向きに限定されるものではなく、充分な強度を確保することができれば、例えば、図示の実施の形態とは逆に、凸部１４ｂを進行方向に向けてダイス１２内に挿入することもできる。
【００４３】
また、後進のパンチ１４Ａは、図１（Ａ）及び図２（Ａ）に示すように、先行するパンチ１４Ｂを押し出した後、後退して先行するパンチ１４Ｂとの間に燃料粒子２を充填する際に、先行するパンチ１４Ｂの凸部１４ｂから、自らの凹部１４ａが抜けない程度の位置に後退して待機させることが望ましい。また、図示の実施の形態と異なり、凸部１４ｂを進行方向へ向けてパンチ１４をダイス１２内に挿入する場合にも、同様に、先行するパンチ１４Ｂとの間に燃料粒子２を充填する際に、先行するパンチ１４Ｂの凹部１４ａから、自らの凸部１４ｂが抜けない程度の位置に待機させることが望ましい。これにより、後進のパンチ１４Ａの凹部１４ａ（凸部１４ｂを進行方向へ向けた場合には、先行するパンチ１４Ｂの凹部１４ａ）に、燃料粒子２が入り込むのを防止することができる。
【００４４】
本発明の製造装置１０は、更に、ダイス１２及びパンチ１４の温度を調整する図示しない温度調整手段を更に有している。この温度調整手段としては、具体的には、例えば、ヒーター等を使用することができる。
【００４５】
この温度調整手段は、図２（Ｂ）に示すように、燃料粒子２の投入口から燃料粒子２の圧縮が終了する位置まではダイス１２及びパンチ１４の温度をフェノール樹脂の軟化温度まで上昇させて、燃料粒子２の圧縮性を向上させる。なお、この場合、燃料粒子２の圧縮性をより高めるため、燃料粒子２自体も、ダイス１２内に投入する以前の段階で、フェノール樹脂の軟化温度にまで予熱しておくことが望ましい。ここに、フェノール樹脂の軟化させるための温度として、約１００℃程度を設定することが好ましい。
【００４６】
一方、温度調整手段は、図２（Ｂ）に示すように、燃料粒子２の圧縮が終了する位置からはダイス１２及びパンチ１４の温度を徐々に低下させてフェノール樹脂を硬化させ、取り出し口１８においては、燃料コンパクト１を室温まで低下させ、燃料コンパクト１の取り出しを含めた後工程における燃料コンパクト１の取扱いを容易としている。
【００４７】
なお、ダイス１２の長さや、このダイス１２内に挿入するパンチ１４の個数等は、必要に応じて適宜変更することができる。具体的には、設置スペースに制限があり、製造装置１０全体を小型化することが優先される場合や、燃料コンパクト１の成型後の冷却温度を管理する必要がない場合には、ダイスの１２の全長を短く、また、パンチ１４の個数を少なく設定することにより、対応することができる。一方、設置スペースに充分な余裕があり、成型後の燃料コンパクト１を充分に冷却してから取り出す必要がある場合や、成型後の冷却温度を管理する必要がある場合には、ダイスの１２の全長を長く、また、パンチ１４の個数を多く設定することにより対応することができ、これにより、より一層生産効率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、オーバーコートされた燃料粒子を、燃料棒等の種々の形態の燃料コンパクトに加工することに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の燃料コンパクトの製造装置の一部拡大断面図である。
【図２】図２（Ａ）は、本発明の燃料コンパクトの製造装置の概略断面図であり、同図（Ｂ）葉、同図（Ａ）における各位置に対応した温度制御の状態を示すグラフ図である。
【図３】従来の燃料コンパクトの製造装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  燃料コンパクト
２  燃料粒子
１０  製造装置
１２  ダイス
１４  パンチ
１４ａ  凹部
１４ｂ  凸部
１６  パンチ挿入口
１８  取り出し口
２０  投入口
【図１】
2006292587.tif 000003
【図２】
2006292587.tif 000004
【図３】
2006292587.tif 000005