(57)【要約】【課題】  被覆燃料粒子と黒鉛粉末とをプレスして得られる球形燃料用一次球内の被覆粒子燃料の均一分散性を向上すること。【解決手段】  成形型６０内に隣り合うオーバーコート粒子３０が直接接触するように装填し、オーバーコート粒子３０内の空隙３０Ｇに、黒鉛粉末４０を空隙の容積以下の量で装填してプレスして均一分散性を有する球形燃料用一次球を製造する。オーバーコート粒子の直接接触は、その直径が半径分だけずれて最密状態で装填される場合と、直径が一直線上に整列するように装填される場合とがある。【選択図】        図１
2008157700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆燃料粒子にオーバーコート層が施されたオーバーコート粒子が黒鉛粉末中に分散するように前記オーバーコート粒子と前記黒鉛粉末とを一次球用成形型内で加圧して球形燃料用一次球を製造する方法において、前記オーバーコート粒子は、均一な直径を有しており、前記オーバーコート粒子は、隣り合うオーバーコート粒子が直接接触するように前記成形型内に装填され、前記黒鉛粉末は、前記オーバーコート粒子のみの堆積で形成される空隙の容積以下の堆積で前記空隙に装填されていることを特徴とする球形燃料用一次球の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の球形燃料用一次球の製造方法であって、前記成形型の型窪の容積Ｖと前記成形型に装填されるべきオーバーコート粒子の個数Ｎとから１個当たりのオーバーコート粒子が成形体に実質的に占める体積Ｖｏを求め、前記体積Ｖｏからオーバーコート粒子の半径ｒを求め、前記オーバーコート粒子のオーバーコート層の厚みＴｈは、前記オーバーコート粒子の半径と前記被覆燃料粒子の直径とから求められることを特徴とする球形燃料用一次球の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の球形燃料用一次球の製造方法であって、前記オーバーコート粒子間の空隙内に装填される黒鉛粉末の体積を調整することによって前記一次球内の被覆燃料粒子の緊密度を調節することを特徴とする球形燃料用一次球の製造方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の球形燃料用一次球の製造方法であって、前記オーバーコート粒子が最密状態で前記成形型内に装填される場合と前記オーバーコート粒子の直径が一直線上に整列して重なる状態で前記成形型内に装填される場合との間で、前記１個当たりのオーバーコート粒子が成形体に実質的に占める体積Ｖｏは、Ｖｏ(max)≧Ｖｏ≧Ｖｏ(min)の範囲にあり、前記体積に応じて前記オーバーコート粒子の半径ｒは、ｒ(max)≧ｒ≧ｒ(min)の範囲にあり、また前記体積に応じて前記オーバーコート層の厚みＴｈは、Ｔｈ(max)≧Ｔｈ≧Ｔｈ(min)の範囲にあり、前記Ｖｏ(max)、Ｖｏ(min)、ｒ(max)、ｒ(min)、Ｔｈ(max)、Ｔｈ(min)は、それぞれ以下の（１Ａ）、（１Ｂ）、（２Ａ）、（２Ｂ）、（３Ａ）、（３Ｂ）から求められることを特徴とする球形燃料用一次球の製造方法。
Ｖｏ(max)＝π（Ｖ／Ｎ）／３×２1/2＝０．７４(Ｖ／Ｎ)                    （１Ａ）
Ｖｏ(min)＝（π／６）Ｖ／Ｎ＝０．５２Ｖ／Ｎ                            （１Ｂ）
r(max)＝（３Ｖｏ(max)／４π）1/3＝｛２×２1/2（Ｖ／Ｎ）｝1/3／２            （２Ａ）
r(min)＝（３Ｖｏ(min)／４π）1/3  ＝（Ｖ／Ｎ）1/3／２                      （２Ｂ）
Ｔｈ(max)＝（２ｒ(max)−Ｔｈｏ）／２(Ｔｈｏは、被覆燃料粒子の直径)        （３Ａ）Ｔｈ(min)＝（２ｒ(min)−Ｔｈｏ）／２(Ｔｈｏは、被覆燃料粒子の直径)        （３Ｂ）
【請求項５】
請求項４に記載の球形燃料用一次球の製造方法であって、前記空隙に充填されるべき黒鉛粉末の体積Ｖｇは、Ｖｇ(max)≧Ｖｇ≧Ｖｇ(min)の範囲にあり、前記Ｖｇ(max)、Ｖｇ(min)は、それぞれ以下の（４Ａ）、（４Ｂ）から求められることを特徴とする球形燃料用一次球の製造方法。
Ｖｇ(max)＝Ｖ−Ｖｏ(min)×Ｎ＝(１−π／６)Ｖ＝０．４８Ｖ          （４Ａ）
Ｖｇ(min)＝Ｖ−Ｖｏ(max)×Ｎ＝０．２６Ｖ                          （４Ｂ）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温ガス炉用球形燃料、例えばぺブルベッド型燃料を製造する方法に関し、更に詳細に述べると、このペブルベッド型燃料の一次球内の被覆燃料粒子の均一分散性を向上することができる球形燃料用一次球の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、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り、この滴下原液をアンモニア水溶液中に滴下させ、洗浄工程、乾燥工程及び焙焼工程を経てＵＯ２燃料核を製造する。
【０００３】
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四層の被覆が施される。第一層は、低密度炭素層であり、第二層は、高密度等方性炭素層であり、第三層は、炭化ケイ素層であり、第四層は、高密度等方性炭素層であり、これらの被覆が施されて被覆燃料粒子が製造される。第一層の低密度炭素層は、ＵＯ２燃料核の変形を吸収すると共に、ガス状核分裂生成物（ＦＰ）の放出を防止する機能を有し、第二及び四層の高密度等方性炭素層は、ガス状ＦＰを粒子内に保持する機能を有し、第三層の炭化ケイ素層は、燃料の照射によってウランから発生する固体状ＦＰの粒子外への放出を防止する機能を有する。
【０００４】
ペブルベッド型燃料は、この被覆燃料粒子を中性子減速材となる黒鉛材内に含有させるために、被覆燃料粒子を黒鉛粉末と混合して球状成形型内に充填して一次プレスして一次球(コア)を製造し、この一次球を黒鉛粉末と共に二次プレスしてシェル付きの球状粒子とし、これを真球状にするために表面研削し、その後、予備焼成、焼成工程を経て完成される。
【０００５】
この燃料を均一に燃焼するためには、被覆燃料粒子が一次球内で均一に分散していることが必要である。しかし、被覆燃料粒子と黒鉛粉末との密度が大きく異なるため、これらを混合させる際に、密度大きい被覆燃料粒子は黒鉛粉末中の下方又は特定箇所に偏在する傾向がある。
【０００６】
従来技術では、ペブルベッド型燃料中の被覆粒子燃料の均一分散性を実現するために、成形型６０内に撹拌用ジグ６２を挿入し、成形型６０内で被覆燃料粒子が均一に分散するように、ジグ６２によって被覆燃料粒子を撹拌しているが（図２参照）、成形型６０内の型窪が球形であり、且つ型の構造上の制約から撹拌用ジグ６２が届かないところがあり（図２の符号Ｒａ参照）、被覆燃料粒子の均一分散性を確保することができないため、燃料を照射した場合、被覆燃料粒子の偏在によって燃料の照射が集中的に進行する傾向があり、燃料の健全な照射を行うことができないで、炉心設計に基づいた出力を得ることができない欠点があった。なお、図２において符号６０Ｌ、６０Ｕは、成形型６０の上下の雌型、６０Ｍは、雄型、６０Ｃは、型窪を示す。
【０００７】
燃料内で被覆燃料粒子を均一に分散させるためには、成形型内で密度の高い粒子が下方もしくは特定箇所に移動し難くすればよい。被覆燃料粒子と黒鉛粉末の密度の差を小さくすると、被覆燃料粒子が移動し難くなるが、密度の差を小さくするために被覆燃料粒子の密度を低くしたり、黒鉛粉末の密度を高くしたりすることは、これらの物質の特性上から不可能である。
【０００８】
【非特許文献１】ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＭＮＴ  ＯＦ  ＡＤＶＡＮＣＥＤ  ＨＴＲ  ＦＵＥＬ  ＥＬＥＭＥＮＴ  ＮＵＣＬＥＡＲ  ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ  ＡＮＤＤＥＳＩＧＮ  １２１（１９９０）１９９−２１０
【非特許文献２】株式会社東京化学同人  １９９５年５月１０日(第２刷)発行の「化学辞典」第５０７−５０８頁「最密構造」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、被覆燃料粒子と黒鉛粉末との密度差を小さくすることなく、被覆粒子燃料の均一分散性を向上することができる球形燃料用一次球の製造方法を提供することにある。
【００１０】
本発明は、基本的には、被覆燃料粒子と黒鉛粉末の密度の差を小さくするのではなく、被覆燃料粒子の直径を大きくし、被覆燃料粒子と黒鉛粉末の混合物を成形型内に装填した場合に、被覆燃料粒子の占める体積を大きくすることによって黒鉛粉末中で被覆燃料粒子の移動を抑制してその均一分散性を向上することにある。
【００１１】
被覆燃料粒子に不純物を混入することなく、その直径を大きくするには、次の３つの方法が考えられる。
・  燃料核の径の増大
これは、燃料のウラン部分の径を大きくすることであるが、燃料核は、形状を球形とするために、滴下法によって製造しており、この直径を大きくすると、真球度が低下するので好ましくない。
・  炭素被覆層の厚みの増大
これらの炭素被覆層は、炉内燃焼によって発生する放射性物質の放出を抑制したり燃料粒子の強度を保持したりする目的から厚さが均一であることが要求されるが、被覆層の厚みを増大すると、厚さの均一性が損なわれるので、燃料の健全性を担保する上で好ましくない。
・  オーバーコート層の厚みの増大
オーバーコート層は、被覆燃料粒子と黒鉛粉末との混合物を成形型内でプレスする際に被覆燃料粒子をプレス圧によって破損させることがないように施されている。一般の被覆燃料粒子の直径は０．９ｍｍであり、従来技術のオーバーコート粒子の直径は、１．００ｍｍであり、従って約０．０５ｍｍの厚みのオーバーコート層が施されている。このオーバーコート層は、通常、被覆燃料粒子の表面に液体を吹き付けて最外層の炭素被覆を湿潤させた状態で黒鉛粉末を吹き付けて形成されている。オーバーコート層の厚みは、吹き付け時間を増大することによって大きくすることができ、またオーバーコート層は、黒鉛粉末からなっているので不純物とはならない。従って、本発明において、被覆燃料粒子の直径の増大は、オーバーコート層の厚みを増大することによって達成するのが最も好ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の課題解決手段は、被覆燃料粒子にオーバーコート層が施されたオーバーコート粒子が黒鉛粉末中に分散するようにオーバーコート粒子と黒鉛粉末とを一次球用成形型内で加圧して球形燃料用一次球を製造する方法において、オーバーコート粒子は、均一な直径を有しており、オーバーコート粒子は、隣り合うオーバーコート粒子が直接接触するように成形型内に装填され、黒鉛粉末は、オーバーコート粒子のみの堆積で形成される空隙の容積以下の体積で装填されていることを特徴とする球形燃料用一次球の製造方法を提供することにある。
【００１３】
本発明の課題解決手段において、成形型の型窪の容積Ｖとこの成形型に装填されるべきオーバーコート粒子の個数Ｎとから１個当たりのオーバーコート粒子が成形体に実質的に占める体積Ｖｏを求め、この体積Ｖｏからオーバーコート粒子の半径ｒを求め、オーバーコート粒子のオーバーコート層の厚みＴｈは、オーバーコート粒子の半径と被覆燃料粒子の直径とから求められる。
【００１４】
オーバーコート粒子は、粒子同士が直接接触するように装填した時に、その直径が半分だけずれて最密状態で装填される場合（面心立方格子構造または六方最密格子構造）と、その直径が一直線上に整列するように装填される場合（立方格子構造）とがある。この時、オーバーコート粒子が型窪内で実質的に占める体積は、最密状態で装填される場合に最大となり、立方格子状に装填される場合に最小となる。一個当たりのオーバーコート粒子が実質的に占める体積も、個数Ｎが同じならば同様である。また、オーバーコート粒子間の空隙内に装填される黒鉛粉末の体積を調整することによって一次球内の被覆燃料粒子の緊密度を調節することができる。
【００１５】
オーバーコート粒子が最密状態で成形型内に装填される場合と立方格子状に成形型内に装填される場合とで、一個あたりのオーバーコート粒子が実質的に占める体積をそれぞれＶｏ（ｍａｘ）、Ｖｏ（ｍｉｎ）とすると、１個当たりのオーバーコート粒子が成形体に実質的に占める体積Ｖｏは、Ｖｏ(max)≧Ｖｏ≧Ｖｏ(min)の範囲で変化し、この体積Ｖｏに応じてオーバーコート粒子の半径ｒは、ｒ(max)≧ｒ≧ｒ(min)の範囲にあり、また体積Ｖｏに応じてオーバーコート層の厚みＴｈは、Ｔｈ(max)≧Ｔｈ≧Ｔｈ(min)の範囲にあり、Ｖｏ(max)、Ｖｏ(min)、ｒ(max)、ｒ(min)、Ｔｈ(max)、Ｔｈ(min)は、それぞれ以下の（１Ａ）、（１Ｂ）、（２Ａ）、（２Ｂ）、（３Ａ）、（３Ｂ）から求められる。
Ｖｏ(max)＝π（Ｖ／Ｎ）／３×２1/2＝０．７４(Ｖ／Ｎ)            （１Ａ）
Ｖｏ(min)＝（π／６）Ｖ／Ｎ≒０．５２Ｖ／Ｎ                    （１Ｂ）
r(max)＝（３Ｖｏ(max)／４π）1/3＝｛２×２1/2（Ｖ／Ｎ）｝1/3／２  （２Ａ）
r(min)＝（３Ｖｏ(min)／４π）1/3
＝（Ｖ／Ｎ）1/3／２                                        （２Ｂ）
Ｔｈ(max)＝（２ｒ(max)−Ｔｈｏ）／２(Ｔｈｏは、被覆燃料粒子の直径)        （３Ａ）Ｔｈ(min)＝（２ｒ(min)−Ｔｈｏ）／２(Ｔｈｏは、被覆燃料粒子の直径)        （３Ｂ）
オーバーコート粒子が型窪内に最密状態で充填される場合、充填率は７４．１％であるかあら（非特許文献２参照）、型窪の容積Ｖに対してオーバーコート粒子が型窪内で実質的に占める体積は、０．７４Ｖとなり、一個あたりのオーバーコート粒子が実質的に占める体積は、０．７４Ｖ／Ｎとなる。
【００１６】
上記の場合において、型窪の空隙に充填されるべき黒鉛粉末の体積Ｖｇは、Ｖｇ(max)≧Ｖｇ≧Ｖｇ(min)の範囲にあり、このＶｇ(max)、Ｖｇ(min)は、それぞれ以下の（４Ａ）、（４Ｂ）から求められる。
Ｖｇ(max)＝Ｖ−Ｖｏ(min)×Ｎ＝(１−π／６)Ｖ＝０．４８Ｖ          （４Ａ）
Ｖｇ(min)＝Ｖ−Ｖｏ(max)×Ｎ＝０．２６Ｖ                          （４Ｂ）
【発明の効果】
【００１７】
このように、オーバーコート粒子は、隣り合うオーバーコート粒子が直接接触するように成形型内に装填され、黒鉛粉末は、オーバーコート粒子のみの堆積で形成される空隙の容積以下の体積で装填されていると、オーバーコート粒子は、成形型内で移動することがなく、オーバーコート粒子を黒鉛粉末内に均一に分散された状態で成形されるので、被覆粒子燃料が球形燃料内で均一に分散されることになり、品質のよい球形燃料を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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、本発明に係る球形燃料用一次球の製造方法を示し、同図（Ａ）に示すように、先ず、被覆燃料粒子１０にオーバーコート層２０を有するオーバーコート粒子３０が黒鉛粉末４０中に分散されるようにオーバーコート粒子３０と黒鉛粉末４０とを一次球用成形型６０内に装填して加圧することによって球形燃料用一次球５０（図１（Ｃ）参照）を製造する。
【００１９】
本発明においては、オーバーコート粒子３０は、均一な直径を有しており、このオーバーコート粒子３０は、隣り合うオーバーコート粒子３０Ａ、３０Ｂ―――が直接接触するように成形型６０内に装填され、黒鉛粉末４０は、オーバーコート粒子３０のみの堆積で形成される空隙３０Ｇの容積以下の堆積でこの空隙３０Ｇに装填されている(図１（Ｂ）参照)。
【００２０】
隣り合うオーバーコート粒子３０Ａ、３０Ｂが直接接触するように成形型６０内に装填する方法は、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、最密状態（面心立方格子状体または六方最密格子状）で行われる場合と、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように立方格子状で行われる場合とがあり、オーバーコート粒子３０の体積Ｖｏ及びこの体積Ｖｏからオーバーコート粒子の半径ｒが求められ、またオーバーコート粒子のオーバーコート層の厚みＴｈは、オーバーコート粒子の半径ｒと被覆燃料粒子の直径Ｔｈｏとから求めることができるが、オーバーコート粒子３０の装填状態に応じて、オーバーコート層２０の厚みＶｏは、Ｖｏ(max)≧Ｖｏ≧Ｖｏ(min)の範囲、この体積Ｖｏに応じてオーバーコート粒子の半径ｒは、ｒ(max)≧ｒ≧ｒ(min)の範囲、また体積Ｖｏに応じてオーバーコート層の厚みＴｈは、Ｔｈ(max)≧Ｔｈ≧Ｔｈ(min)の範囲にある。以下に、これらの値を詳細に説明する。
【００２１】
まず、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、オーバーコート粒子３０が面心立方又は六方最密状態で直接接触する場合について述べると、成形型６０の型窪６０Ｃの容積Ｖと成形型６０に装填されるべきオーバーコート粒子３０の個数Ｎとから１個当たりのオーバーコート粒子３０が成形体に占める体積Ｖｏ(max)は、最密充填の充填率が７４％であることから
Ｖｏ(max)＝π（Ｖ／Ｎ）／３×２1/2＝０．７４（Ｖ／Ｎ）――――――――――（１Ａ）
として求めることができる。
従って、この場合のオーバーコート粒子３０の半径ｒ(max)は、
ｒ＝｛２×２1/2（Ｖ／Ｎ）｝1/3／２ ―――――  （２Ａ）
として求められ、オーバーコート粒子３０のオーバーコート層２０の厚みＴｈ(max)は、
Ｔｈ(max)＝（２ｒ(max)−Ｔｈｏ）／２(但しＴｈｏは、被覆燃料粒子１０の直径)
―――――  （３Ａ）
として求められる。
【００２２】
このように隣り合うオーバーコート粒子３０Ａ、３０Ｂ―――が最密状態で成形型６０内に装填されると、成形型６０内にはＶｇ(min)は、
Ｖｇ(min)＝Ｖ−Ｖｏ(max)×Ｎ}
＝（１−０．７４）Ｖ＝０．２６Ｖ
――――――――  （４Ａ）
の容積の空隙が残るので、黒鉛粉末４０は、このこの(４Ａ)式のＶｇ(min)以上で充填すればよいことになる。
【００２３】
一方、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、オーバーコート粒子３０が立方格子状に整列して重なるように直接接触する場合について述べると、成形型６０の型窪６０Ｃの容積Ｖと成形型６０に装填されるべきオーバーコート粒子３０の個数Ｎとから１個当たりのオーバーコート粒子３０が成形体に占める体積Ｖｏ(min)を
Ｖｏ(min)＝（π／６）（Ｖ／Ｎ）＝０．５２Ｖ／Ｎ―――――――（１Ｂ）
として求め、この１個当たりのオーバーコート粒子３０が成形体に占める体積Ｖｏからオーバーコート粒子３０の半径ｒ(min)を
r(min)＝（３Ｖｏ(min)／４π）1/3  ＝（Ｖ／Ｎ）1/3／２  ―――――――――（２Ｂ）
として求め、オーバーコート粒子３０のオーバーコート層２０の厚みＴｈ(min)は、
Ｔｈ(min)＝（２ｒ(min)−Ｔｈｏ）／２(但しＴｈｏは、被覆燃料粒子１０の直径)
―――――  （３Ｂ）
として求められる。
【００２４】
また、このように隣り合うオーバーコート粒子３０Ａ、３０Ｂ―――が整列状態で直接接触するように成形型６０内に装填されると、成形型６０内にはＶｇ(max)は、
Ｖｇ(max)＝Ｖ−Ｖｏ(min)×Ｎ＝０．４８Ｖ  ――――――――――        （４Ｂ）
の容積の空隙が残るので、黒鉛粉末４０は、この(４Ｂ)式のＶｇ(max)以下で充填すればよいことになる。
【００２５】
本発明の方法においては、上記の計算式で求められたオーバーコート粒子３０と黒鉛粉末４０を別個の容器に入れ、その後装填容器内で撹拌した後、成形型内に装填する。
【００２６】
このように、オーバーコート粒子３０は、図１に示すように、隣り合うオーバーコート粒子３０が整列状態又は最密状態で直接接触するように成形型６０内に装填されていると、オーバーコート粒子３０は、成形型６０内で移動することができないため、オーバーコート粒子３０を黒鉛粉末４０内に均一に分散された状態で成形され、従って被覆粒子燃料１０が球形燃料５０内で均一に分散されることになる。
【００２７】
１個の被覆燃料粒子１０に含まれるウラン量は、核分裂に寄与するＵ−２３５の量を考慮すると、ウラン濃縮度によりＵ−２３５の量が異なる。ウラン濃縮度の高いぺブルベッド型燃料は、同じ個数の被覆燃料粒子でも多くの量のＵ−２３５を含有し、ウラン濃縮度が低いペブルベッド型燃料は、同じ個数の被覆燃料粒子でもＵ−２３５の量が少なくなる。換言すると、ウラン濃縮度が高ければ、少ない個数でもウラン濃縮度が低いウランと同じ量のＵ−２３５を確保することができる。
【００２８】
過去に製造されたペブルベッド型燃料に含まれる被覆燃料粒子の数を確認すると、９６５０個（ＡＶＲ２１、濃縮度１６．７％）及び１６４００個（ＡＶＲ１９、濃縮度９．８％）である。（非特許文献１参照）。
【００２９】
従って、被覆燃料粒子中のウラン量を１ｍｇとし、核分裂に寄与するＵ−２３５の量を濃縮度に応じて変更するものとする。被覆燃料粒子中のＵ−２３５の量は、濃縮度の他に、ウラン粒子の径を大きくすることによっても変更することができるが、これは、真球度の維持及びその後の被覆条件を考慮すると、好ましくない。
【００３０】
成形型内で隣り合うオーバーコート粒子を直接接触させるためには、オーバーコート粒子の数が少なくなるほど、1個当たりのオーバーコート粒子の体積は大きくなければならないが、これは、製造条件が厳しくなり、同様に好ましくない。
【実施例】
【００３１】
本発明の方法によって成形型内にオーバーコート粒子３０が移動することがないように装填するためにオーバーコート粒子３０のオーバーコート層２０の厚みＴｈを式（１Ａ）乃至（３Ａ）と（１Ｂ）乃至（３Ｂ）によって求めることができるが、本発明の幾つかの実施例を以下に述べる。これらの実施例では、成形型の型窪の容積を１５７０００ｍｍ３とし、同じＵ−２３５の量を得るために、成形型内に装填されるオーバーコート粒子の数について種々の例を掲げて説明するが、いずれの実施例も被覆燃料粒子１０の直径は、０．９ｍｍであり、１個の被覆燃料粒子１０に含まれるウラン量は、１ｍｇとした。なお、以下の実施例では式（１Ｂ）乃至（３Ｂ）によって求められたオーバーコート層２０の厚みを利用した場合のみを記載したが、式（１Ａ）乃至（３Ａ）によって求められたオーバーコート層２０の厚みを利用し最密装填して同様に本発明を実施することができる。
【００３２】
(実施例１)
オーバーコート粒子の数を５０００個とすると、成形型内に装填されるオーバーコート粒子の数Ｎは、
Ｎ＝１５７０００ｍｍ３／５０００(個)＝３１．４ｍｍ３／個
であり、従って１個のオーバーコート粒子の半径ｒは、
ｒ＝（３１．４1/3）／２＝１．５８ｍｍ
であり、オーバーコート層の厚みＴｈは、
Ｔｈ＝(２×１．５８−０．９)／２＝１．３ｍｍ
となる。即ち、直径が０．９ｍｍの被覆燃料粒子に１．３ｍｍ厚みのオーバコート層を施せばよい。
【００３３】
(実施例２)
オーバーコート粒子の数を１６４００個とすると（非特許文献１参照）、成形型内に装填されるオーバーコート粒子の数Ｎは、
Ｎ＝１５７０００ｍｍ３／１６４００(個)＝９．６ｍｍ３／個
であり、従って１個のオーバーコート粒子の半径ｒは、
ｒ＝（９．６1/3）／２＝１．０６ｍｍ
であり、オーバーコート層の厚みＴｈは、
Ｔｈ＝(２×１．０６−０．９)／２＝０．６１ｍｍ
となる。即ち、直径が０．９ｍｍの被覆燃料粒子に０．６１ｍｍ厚みのオーバコート層を施せばよい。
【００３４】
(実施例３)
オーバーコート粒子の数を２００００個とすると、成形型内に装填されるオーバーコート粒子の数Ｎは、
Ｎ＝１５７０００ｍｍ３／２００００(個)＝７．８５ｍｍ３／個
であり、従って１個のオーバーコート粒子の半径ｒは、
ｒ＝（７．８５1/3）／２＝０．９９ｍｍ
であり、オーバーコート層の厚みＴｈは、
Ｔｈ＝(２×０．９９−０．９)／２＝０．５４ｍｍ
となる。即ち、直径が０．９ｍｍの被覆燃料粒子に０．５４ｍｍ厚みのオーバコート層を施せばよい。
【００３５】
(実施例４)
オーバーコート粒子の数を４００００個とすると、成形型内に装填されるオーバーコート粒子の数Ｎは、
Ｎ＝１５７０００ｍｍ３／４００００(個)＝３．９３ｍｍ３／個
であり、従って１個のオーバーコート粒子の半径ｒは、
ｒ＝（３．９３1/3）／２＝０．７９ｍｍ
であり、オーバーコート層の厚みＴｈは、
Ｔｈ＝(２×０．７９−０．９)／２＝０．６８ｍｍ
となる。即ち、直径が０．９ｍｍの被覆燃料粒子に０．６８ｍｍ厚みのオーバコート層を施せばよい。
【００３６】
(実施例５)
オーバーコート粒子の数を２０００個とすると、成形型内に装填されるオーバーコート粒子の数Ｎは、
Ｎ＝１５７０００ｍｍ３／２０００(個)＝７８．５ｍｍ３／個
であり、従って１個のオーバーコート粒子の半径ｒは、
ｒ＝（７８．５1/3）／２＝２．１４ｍｍ
であり、オーバーコート層の厚みＴｈは、
Ｔｈ＝(２×２．１４−０．９)／２＝１．６９ｍｍ
となる。即ち、直径が０．９ｍｍの被覆燃料粒子に１．６９ｍｍ厚みのオーバコート層を施せばよい。
【００３７】
(実施例６)
オーバーコート粒子の数を１０００個とすると、成形型内に装填されるオーバーコート粒子の数Ｎは、
Ｎ＝１５７０００ｍｍ３／１０００(個)＝１５７ｍｍ３／個
であり、従って１個のオーバーコート粒子の半径ｒは、
ｒ＝（１５７1/3）／２＝２．７０ｍｍ
であり、オーバーコート層の厚みＴｈは、
Ｔｈ＝(２×２．７０−０．９)／２＝２．２５ｍｍ
となる。即ち、直径が０．９ｍｍの被覆燃料粒子に２．２５ｍｍ厚みのオーバコート層を施せばよい。
【００３８】
（まとめ）
上記実施例１乃至６から成形型に装填されるべきオーバーコート粒子の数に応じて０．９ｍｍの直径の被覆燃料粒子に０．５４ｍｍ乃至２．２５ｍｍのオーバーコート層を施すことによって隣り合うオーバーコート粒子を直接接触して相互に移動することがなく、従ってこれらの空隙（Ｖｇ＝Ｖ−{（４／３）πｒ３×Ｎ}の容積）に装填される黒鉛粉末内に被覆燃料粒子が均一に分散された良質の球形燃料を得ることができたことが解る。従来技術では、オーバーコート層の厚みは、０．０５乃至０．３ｍｍであったが、本願発明では、黒鉛粉末内に分散されるべきオーバーコート粒子のオーバーコート層の厚みが大きくなっていることが解る。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ本発明及び従来技術の方法によって製造された一次球の粒子分布状態を示し、本発明の方法によると、粒子の分布（図６（Ａ）参照）が従来方法による粒子分布(図６（Ｂ）参照)に比較して著しく均一であることが解る。なお、実施例では、球形燃料としてぺブルベッド型燃料を例に掲げたが、本発明は、他の形態の球形燃料にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によれば、球形燃料内の被覆燃料粒子の均一分散性を向上することができ、高い品質の球形燃料コンパクトを容易に製造することができるので、特に、高温ガス炉用の燃料の製造に有益に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の球形燃料用一次球の製造方法を説明し、同図（Ａ）は、成形型に装填されたオーバーコート粒子を示し、同図（Ｂ）は、隣り合うオーバーコート粒子の拡大断面図、同図（Ｃ）は、一次球の断面図である。
【図２】従来の球形燃料用一次球の製造方法を説明する図である。
【図３】８個のオーバーコート粒子を成形型内に最密装填した状態を示し、同図（Ａ）（Ａ’）はその一例である面心立法格子構造の場合の説明図、同図（Ｂ）（Ｂ’）は他の例である六方最密格子構造の場合の説明図である。
【図４】８個のオーバーコート粒子を成形型内に整列装填した状態を示し、同図（Ａ）はその平面図、同図（Ｂ）はその垂直断面図である。
【図５】一次球内の粒子分布状態を示し、同図（Ａ）は、本発明の方法によって製造された一次球内の粒子分布状態を示す図、同図（Ｂ）は、従来の方法によって製造された一次球内の粒子分布状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  被覆燃料粒子
２０  オーバーコート層
３０、３０Ａ、３０Ｂ  オーバーコート粒子
３０Ｇ  空隙
４０  黒鉛粉末
５０  一次球
６０  成形型
【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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