(57)【要約】【課題】  流動床内のアクセスを容易に行うことができるようにして流動床のメインテナンス性を改善することができる。【解決手段】  燃料核に熱分解ガスを反応させる反応管１２の周りを囲むヒータ１４と断熱材１６とを有するチャンバー１８を備え、このチャンバー１８は、周壁の一部が開口しているチャンバー本体２０とこのチャンバー本体２０の開口２１を閉じるように形成されてチャンバー本体に開閉自在に取付けられた前扉２２とから成っており、ヒータ１４と断熱材１６とは、チャンバー本体２０と前扉２２とに分割して取付けられ、前扉２２が閉じられた状態でチャンバー本体２０側の断熱材１６Ａと前扉２２側の断熱材１６Ｂとが密着するように構成されている。【選択図】        図１
2006133063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料核を高温状態で流動化しながら熱分解ガスを反応させる反応管を収納し前記反応管の周りを囲むヒータと断熱材とを有するチャンバーを備えた高温ガス炉用被覆燃料粒子の製造装置において、前記チャンバーは、周壁の一部が開口しているチャンバー本体と前記チャンバー本体の開口を閉じるように形成されて前記チャンバー本体に開閉自在に取付けられた前扉とから成り、前記ヒータと断熱材とは、前記チャンバー本体と前記前扉とに分割して取付けられ、前記前扉が閉じられた状態で前記チャンバー本体側の断熱材と前記前扉側の断熱材とが密着するように構成されていることを特徴とする高温ガス炉用被覆燃料粒子の製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の高温ガス炉用被覆燃料粒子の製造装置であって、前記前扉は、前記チャンバー本体にヒンジ止めされていることを特徴とする高温ガス炉用被覆燃料粒子の製造装置。
【請求項３】
請求項１に記載の高温ガス炉用被覆燃料粒子の製造装置であって、前記前扉は、前記チャンバー本体に対して上側又は下側に摺動自在に取付けられ、前記前扉を開閉する摺動開閉操作手段を備えていることを特徴とする高温ガス炉用被覆燃料粒子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、高温ガス炉に用いられる被覆燃料粒子を製造する装置に関し、特に流動床の取り扱いを改善することができる高温ガス炉用被覆燃料粒子の製造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ており、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】
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、一定の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、この流動床内で反応ガス（被覆ガス）が供給されて熱分解されて被覆が施される。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。一般的な燃料コンパクトは、被覆燃料粒子を黒鉛粉末、粘結剤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、焼結して得られる。
【０００８】
従来技術の被覆燃料粒子の製造装置は、チャンバーの天井で開閉自在となっており(特許文献１参照)、従って、流動床内部にはチャンバーの天井からアクセスすることができるだけである。このため、反応管の取付け、取り外しや流動床内のクリーニングは、このチャンバーの天井で行っており、このため、流動床の取り扱いが面倒であり、そのメインテナンス性が非常に低かった。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−２８７２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、流動床内のアクセスを容易に行うことができ、従って流動床のメインテナンス性を改善することができる高温ガス炉用被覆燃料粒子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】
【００１１】
本発明の課題解決手段は、燃料核を高温状態で流動化しながら熱分解ガスを反応させる反応管を収納し、この反応管の周りを囲むヒータと断熱材とを有するチャンバーを備えた高温ガス炉用被覆燃料粒子の製造装置において、チャンバーは、周壁の一部が開口しているチャンバー本体とこのチャンバー本体の開口を閉じるように形成されてチャンバー本体に開閉自在に取付けられた前扉とから成り、ヒータと断熱材とは、チャンバー本体と前扉とに分割して取付けられ、前扉が閉じられた状態でチャンバー本体側の断熱材と前扉側の断熱材とが密着するように構成されていることを特徴とする高温ガス炉用被覆燃料粒子の製造装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の課題解決手段において、前扉は、チャンバー本体にヒンジ止めされていてもよいし、チャンバー本体に対して上側又は下側に摺動自在に取付けられていてもよく、後者の場合には、装置は、前扉を開閉操作する摺動開閉操作手段を備えている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、流動床は、前扉を開閉することによって容易にアクセスすることができ、従って反応管の取付け、取り外し、流動床のクリーニングを容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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乃至図３は、本発明に係わる高温ガス炉用被覆燃料粒子の製造装置１０の１つの形態を示し、この製造装置１０は、燃料核に反応ガスを反応させてその表面に被覆を施す反応管１２を収納し、この反応管１２の周りを囲むように取り付けられたヒータ１４と断熱材１６とを有するチャンバー(外壁)１８を備えている。
【００１５】
チャンバー１８は、その周壁の一部が切り欠かれて開口しているチャンバー本体２０と、このチャンバー本体２０の開口を閉じるように形成されてチャンバー本体２０に開閉自在に取付けられた前扉２２とから成り(図３参照)、ヒータ１４と断熱材１６とは、チャンバー本体２０と前扉２２とに符号１４Ａ、１６Ａ(本体側)、符号１４Ｂ、１６Ｂ(前扉側)に示すように、分割して取付けられている。前扉２２が閉じられた状態では、チャンバー本体２０側の断熱材１６Ａと前扉２２側の断熱材１６Ｂとが密着するように成っており、従ってチャンバー本体２０と前扉２２との間で反応管１２の流動床内の断熱性を悪化することがない。
【００１６】
図１及び図２の形態では、前扉２２は、チャンバー本体２０の開口２１の縁にヒンジ２４によって開閉自在に取付けられており、その開度は、図２に示すように、１８０°とすることができるが、作業スペースや作業性を考慮して適宜に設定することができる。
【００１７】
また、前扉２２は、チャンバー本体２０の開口２１を閉じた状態に維持する複数の締め付け金具２６から成る前扉固定手段２８を備えている。この締め付け金具２６は、チャンバー本体２０の縁と前扉２２の縁とに跨ってこれらを相互に密着するように固定する適宜の形態とすることができる。なお、図３から解るように、これらの締め付け金具２６は、チャンバー本体２０の周縁リブ２０ｒと前扉２２の周縁リブ２２ｒとの間で締め付けられている。
【００１８】
チャンバー１８は、基台３０に脚部材３２を介して支持され、反応管１２は、基台３０とチャンバー本体２０との間に設けられて図示しない反応ガス供給源に接続されるガス供給管３４を有し、このガス供給管３４は、反応管１２に連通している。
【００１９】
本発明の他の形態による高温ガス炉用被覆燃料粒子の製造装置１０が図４及び図５に示されており、この形態の製造装置１０は、前扉２２が前開きではなく、チャンバー本体２０に対して上下に摺動して開閉するように取付けられている点を除いて図１乃至図３の形態と同じである。図１乃至図３の形態と同じ部分には同じ符号が付されている。
【００２０】
図４及び図５の形態では、前扉２２を開閉操作する摺動開閉操作手段３６を備え、この摺動開閉操作手段３６は、前扉２２に噛み合ってこの前扉２２を上下に案内する１対のボールねじ３８、３８’と、これらのボールねじ３８、３８’を回転するステップモータの如き回転駆動源４０とから成っており、回転駆動源４０を駆動してボールねじ３８、３８’を回転することによって前扉２２を図４の閉じた上昇位置と図５の開いた下降位置との間を移動することができる。
【００２１】
本発明の高温ガス炉用被覆燃料粒子の製造装置１０は、前扉２２を開いて反応管１２を取り出して反応管１２のクリーニング等を行うことができ、この反応管１２は、その後チャンバー本体２０内に収納され、前扉２２を閉じて再び元の状態に維持される。このようにすると、チャンバー本体２０側の断熱材１６Ａと前扉２２側の断熱材１６Ｂとが密着し、恰もチャンバー本体２０と前扉２２とが一体化したような状態となる。
【００２２】
この状態で、装置の天井から反応管１２内に燃料核を投入した後、ガス供給管３４を介して反応管１２内に順次種々の反応ガスを供給しながら反応管１２の流動床内で燃料核に反応ガスを反応させて第一層乃至第四層の被覆を順次施すことができる。図６は、このようにして製造され回収された被覆燃料粒子を示す。
【実施例】
【００２３】
図１乃至図３の形態の高温ガス炉用被覆燃料粒子の製造装置１０において、チャンバー１８は、約７００ｍｍの外径と約２２００ｍｍの高さを有し、また黒鉛製の反応管１２は、約２００ｍｍの内径と約１０００ｍｍの高さを有していた。反応管１２内に平均直径が０．６ｍｍの二酸化ウランの燃料核約３．８ｋｇを投入し、ガス供給管３４から約１４００℃の温度でアセチレンガスＣ２Ｈ２（第一層被覆用の反応ガス）を流入して第一層の低密度炭素の被覆を形成し、次いで約１４００℃の温度でプロピレンガスＣ２Ｈ６（第二層被覆用の反応ガス）を流入して第二層の高密度炭素の被覆を形成し、約１６００℃の温度でメチルトリクロロシランＣＨ２ＳｉＣｌ２（第三層被覆用の反応ガス）を流入して第三層の炭化珪素の被覆を形成し、最後に、約１４００℃の温度でプロピレンガスＣ２Ｈ６（第四層被覆用の反応ガス）を流入して第四層の高密度炭素の被覆を形成した。このようにして得られた被覆燃料粒子の平均直径は、０．９３ｍｍであったが、各層の厚みは、第一層で０．０６ｍｍ、第二層で０．０３ｍｍ、第三層で０．０３ｍｍ、第四層で０．０４５ｍｍであった。
【００２４】
前扉２２を開くと、反応管１２の取付け、取り外しを行うことができるので、その着脱作業が容易であり、また流動床内に付着した黒鉛粉や煤等の異物を掃除機等で容易に排除することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、前扉を開閉することによって流動床に容易にアクセスすることができるので、反応管の取付け、取り外し、流動床のクリーニングを容易に行うことができるので産業上の利用性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の１つの形態による高温ガス炉用被覆燃料粒子の製造装置の正面図である。
【図２】図１の製造装置で前扉を開いた状態の正面図である。
【図３】図１及び図２の装置の水平断面図である。
【図４】本発明の他の形態による高温ガス炉用被覆燃料粒子の製造装置の正面図である。
【図５】図４の製造装置で前扉を開いた状態の正面図である。
【図６】本発明の製造装置によって得られた被覆燃料粒子の堆積状態の上面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  被覆燃料粒子の製造装置
１２  反応管
１４、１４Ａ、１４Ｂ  ヒータ
１６、１６Ａ、１６Ｂ  断熱材
１８  チャンバー
２０  チャンバー本体
２０ｒ  周縁リブ
２１  開口
２２  前扉
２２ｒ  周縁リブ
２４  ヒンジ
２６  締め付け金具
２８  前扉固定手段
３０  基台
３２  脚部材
３４  ガス供給管
３６  前扉開閉操作手段
３８  ボールねじ
４０  回転駆動源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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