(57)【要約】【課題】  秤量されたすべての原料(被覆燃料粒子と黒鉛マトリックス材)がプレス成型されて品質の高い中空燃料コンパクトを製造することができるようにする。【解決手段】  燃料コンパクトの原料粒子２０を金型１６内のコアロッド１８のまわりで上下のパンチ１２、１４の間でプレスして中空燃料コンパクトを製造するが、コアロッド１８の原料投入側端部に原料２０のすべてがコアロッド１８のまわりに落下するように案内する円錐面２２ＣＯを有する。【選択図】        図１
2006064442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料コンパクトの原料粒子を金型内のコアロッドのまわりで上下のパンチの間でプレスして中空燃料コンパクトを製造する高温ガス炉用中空燃料コンパクトの製造装置において、前記コアロッドの原料投入側端部に前記原料がコアロッドのまわりに落下するように案内する案内傾斜面を有することを特徴とする高温ガス炉用中空燃料コンパクトの製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の高温ガス炉用中空燃料コンパクトの製造装置であって、前記コアロッドの原料投入側端部の案内傾斜面は、円錐面であることを特徴とする高温ガス炉用中空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、例えば、高温ガス炉用中空燃料コンパクトを製造する装置に関し、特に高品質の中空燃料コンパクトを製造することができる装置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で健全性を維持する黒鉛で構成し、炉心を冷却するために、高温下でも化学反応が起こることがないヘリウムガスを冷却ガスとして用いているので、固有の安全性が高く、約９００℃の高い出口温度のヘリウムガスを回収して、この高温熱を発電、水素製造、化学プラント等の広い分野で利用することができる。
【０００３】
この高温ガス炉の燃料は、二酸化ウランをセラミック状に焼結した直径が約３５０−６５０ミクロンの燃料核の周囲に４層の被覆を施して形成されている。第一層は、密度が約１ｇ／ｃｍ３の低密度熱分解炭素の被覆であり、これは、ガス状の核分裂生成物（ＦＰ）のガス溜めとしての機能と燃料核のスウェリングを吸収するバッファとしての機能とを併せ持っている。第二層は、密度が約１．８ｇ／ｃｍ３の高密度熱分解炭素の被覆であり、これは、ガス状ＦＰの保持機能を有する。第三層は、密度が約３．２ｇ／ｃｍ３の炭化珪素（ＳｉＣ）の被覆であり、これは、固体ＦＰの保持機能を有すると共に、被覆の主要な補強部材としての機能を有する。最後に、第四層は、第二層と同様に、密度が約１．８ｇ／ｃｍ３の高密度熱分解炭素の被覆であり、これは、ガス状ＦＰの保持機能と第三層の保護層としての機能を有する。
【０００４】
一般的な被覆燃料粒子は、約５００−１０００ミクロンの直径を有する。この被覆燃料粒子は、黒鉛マトリックス中に分散させた後、一定形状の燃料コンパクトの形態に成型加工され、この燃料コンパクトの一定数量を黒鉛筒に入れ、上下を栓で密封して燃料棒とされる。この燃料棒は、六角柱型黒鉛ブロックの複数の挿入口に差し込まれて高温ガス炉の燃料となる。多数個の六角柱型黒鉛ブロックをハニカム配列に多段に重ねて炉心を構成している。
【０００５】
高温ガス炉の燃料は、一般的には、次のようにして製造される。まず、酸化ウラン粉末を硝酸に溶かして硝酸ウラニル原液とし、この硝酸ウラニル原液に純水、増粘剤を添加し攪拌して滴下原液を作る。増粘剤は、滴下された硝酸ウラニル原液の滴液が落下中にそれ自体の表面張力で真球状になるように作用する。このような増粘剤としては、アルカリ条件下で凝固する性質を有する樹脂、例えば、ポリビニールアルコール樹脂、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。このように調製された滴下原液は、所定の温度に冷却されて粘度が調整された後、細径の滴下ノズルを振動させる等の方法を用いてアンモニア水中に滴下される。
【０００６】
滴液は、アンモニア水溶液表面に着水するまでの空間でアンモニアガスを吹き付けて表面をゲル化させることによって着水時の変形が防止される。硝酸ウラニルは、アンモニア水中でアンモニアと充分に反応させ、重ウラン酸アンモニウムの粒子となる。この粒子は、大気中で焙焼され三酸化ウラン粒子となり、更に還元焼結されて高密度のセラミック二酸化ウランの燃料核となる。
【０００７】
この燃料核は、流動床に装荷され、この流動床内に供給される反応ガス（被覆ガス）が熱分解されて燃料核の上に被覆が施される。第一層の低密度熱分解炭素は、約１４００℃でアセチレン（Ｃ２Ｈ２）を熱分解して被覆される。第二層及び第四層の高密度熱分解炭素は、約１４００℃でプロピレン（Ｃ３Ｈ６）を熱分解して被覆される。第三層のＳｉＣは、約１６００℃でメチルトリクロロシラン（ＣＨ３ＳｉＣｌ３）を熱分解して被覆される。このように4層の被覆が施されて被覆粒子燃料が得られる。
【０００８】
高温ガス炉用燃料コンパクトは、一般に、これらの被覆燃料粒子を黒鉛粉末、粘結等から成る黒鉛マトリックス材と共に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後、焼成して作られる。
【０００９】
このうち、中空燃料コンパクトをプレス成型して形成する場合、コンパクトを中空円筒形にするために、燃料コンパクトの原料である被覆燃料粒子、黒鉛マトリックス材の混合物をコアロッドのまわりで上下のパンチによってプレスしている。即ち、原料は、金型の下パンチの上でコアロッドのまわりに投入し、その後上パンチを加圧して中空円筒形の燃料コンパクトを製造している。
【００１０】
従来技術では、原料は、適宜の形態の投入器を用いて予め秤量された原料粒子を重力で金型内に流し込んでコアロッドのまわりに装填されていた。
【００１１】
しかし、コアロッドの投入側端部は、図２に符号１８Ｅで示すように、平坦な形状を有するので、金型１６内に入らないでコアロッド１８のこの平坦な端部１８Ｅに原料（符号２０参照）の一部が残ったままプレス作業が行われることがあり、このため、秤量された原料の一部が抜けた状態でプレス成型されることになり、中空燃料コンパクトのウラン量やコンパクト密度が設定値から外れて安定した品質を有する中空燃料コンパクトを得ることができない欠点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、秤量されたすべての原料がプレス成型されて品質の高い中空燃料コンパクトを製造することができる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の課題解決手段は、燃料コンパクトの原料粒子を金型内のコアロッドのまわりで上下のパンチの間でプレスして中空燃料コンパクトを製造する高温ガス炉用中空燃料コンパクトの製造装置において、コアロッドの原料投入側端部に原料がコアロッドのまわりに落下するように案内する案内傾斜面を有することを特徴とする高温ガス炉用中空燃料コンパクトの製造装置を提供することにある。
【００１４】
本発明の課題解決手段において、コアロッドの原料投入側端部の案内傾斜面は、典型的には円錐面とすることができるが、原料がコアロッドの原料投入側端部に残存することなくコアロッドのまわりに導くことができれば、円錐面以外の傾斜面であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、秤量された原料の一部がコアロッドの原料投入側端部に残存することなく、すべての原料がプレス空間に案内されるので、ウラン量やコンパクト密度に影響を与えることなく品質の高い中空燃料コンパクトを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に述べると、図１は、本発明に係わる高温ガス炉用中空燃料コンパクトの製造装置１０を示し、この製造装置１０は、上下のパンチ１２、１４を有する金型１６から成り、コアロッド１８が金型１６の中心に配置されている。コアロッド１８は、下パンチ１４のロッド支持孔１４Ｈに差し込まれて支持され、上パンチ１２は、このコアロッド１８が貫通するロッド貫通孔１２Ｈを有する。
【００１７】
燃料コンパクトの原料２０は、所定のウラン量とコンパクト密度とを得るために必要な値で秤量して図示しない投入器によって金型１６内のコアロッド１８のまわりのプレス空間に装填される。
【００１８】
図示の形態では、原料２０は、被覆燃料粒子の上に黒鉛マトリックス材をオーバーコートして形成されたオーバーコート粒子２０Ｐのみから成っているが、被覆燃料粒子と黒鉛マトリックス材との混合物であってもよいし、オーバーコート粒子と黒鉛マトリックス材との混合物であってもよい。
【００１９】
本発明の製造装置１０は、コアロッド１８の原料投入側端部に原料２０がコアロッド１８のまわりに落下するように案内する案内傾斜面２２を有する。図示の形態では、この案内傾斜面２２は、円錐面２２ＣＯであるのが示されているが、原料２０がコアロッド１８の原料投入側端部に残存することなく、コアロッド１８のまわりの金型内空間に案内することができれば、例えば、図２に示すような斜め切り面２２ＩＮ、その他の任意の形態とすることができる。
【００２０】
このように、金型１６内に投入された原料は、コアロッド１８の端部に残存することなく、すべて金型１６内に投入されるので、秤量された原料のすべてがプレス成型され、ウラン量やコンパクト密度に影響を与えることなく品質の高い中空燃料コンパクトを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明によれば、秤量されたすべての原料がプレス成型されるので、高品質の中空燃料コンパクトを製造することができ、従って高温ガス炉用燃料コンパクトの製造に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の高温ガス炉用中空燃料コンパクトの製造装置の断面図である。
【図２】本発明に用いられる他の形態のコアロッドの一部の側面図である。
【図３】従来技術で用いられているコアロッドの一部の側面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  高温ガス炉用中空燃料コンパクトの製造装置
１２  上パンチ
１２Ｈ  ロッド貫通孔
１４  下パンチ
１４Ｈ  ロッド支持孔
１６  金型
１８  コアロッド
２０  原料
２０Ｐ  オーバーコート粒子
２２  案内傾斜面
２２ＣＯ  円錐面
２２ＩＮ  斜め切り面
【図１】
2006064442.tif 000003
【図２】
2006064442.tif 000004
【図３】
2006064442.tif 000005