(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面と下面と側面とを有するものであるとともに、被覆燃料粒子の表面にオーバーコート層が設けられた多数のオーバーコート粒子を一体成型して形成されたものである円筒形状の燃料コンパクトにおいて、
前記燃料コンパクトにおける上下両端の隅部であって、燃料コンパクト上面と燃料コンパクト側面や燃料コンパクト下面と燃料コンパクト側面にそれぞれ跨ってチャンファが形成されていること、および、
前記燃料コンパクトの軸心線方向に沿う断面において、前記チャンファが断面直線形状と断面曲線形状とのうちのいずれかの形状であること、および、
前記チャンファとこれに隣接するオーバーコート粒子との相対関係について、オーバーコート粒子のオーバーコート層をも切削することで前記チャンファが形成されているとともに、そのオーバーコート層下にある被覆燃料粒子の被覆層には切削が及んでいないものであること
を特徴とする燃料コンパクト。
【請求項２】
前記チャンファについて、
燃料コンパクト上面又は燃料コンパクト下面からチャンファが燃料コンパクト側面と交差する位置までの直線距離、および、燃料コンパクト側面からチャンファが燃料コンパクト上面又は燃料コンパクト下面と交差する位置までの直線距離を、それぞれチャンファの厚みとした場合、
前記各チャンファの厚みが０．１０ｍｍ以上である請求項１に記載された燃料コンパクト。
【請求項３】
前記チャンファの面取り角度が３０°〜６０°の範囲内にある請求項１又は２に記載された燃料コンパクト。
【請求項４】
前記チャンファの面取り角度が４５°以外であり、前記各チャンファの厚みが互いに異なる請求項１又は２に記載された燃料コンパクト。
【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、ウランやトリウム等の核燃料物質の酸化物や炭化物の微小球（燃料核）に熱分解炭素層や炭化珪素層等を被覆した被覆燃料粒子を、黒鉛マトリックス中に分散して一体成型して形成される燃料コンパクト及びその製造方法の改良に関する。
【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層までの合計４層の被覆が施された直径約５００μｍ〜１０００μｍの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）のガスを溜めると共に、核燃料のスウェリングを吸収する機能を併せ持つ。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。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。まず、燃料核の生成について具体的に説明すると、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の如き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のを防止する。
【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、大気中で焙焼して、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、被覆ガスを熱分解させることにより第１層乃至第４層の被覆を順次を施していく。この場合、具体的には、第１層の低密度炭素層は、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）を約１４００℃で熱分解して燃料核の上に被覆される。第２層、第４層の高密度の熱分解炭素層は、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）を約１４００度で熱分解して被覆される。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℃で熱分解して形成される。このようにして製造された被覆燃料粒子は、更に、黒鉛粉末、粘結剤等から成る黒鉛マトリックス材を、被覆燃料粒子の表面にコーティングしてオーバーコート粒子となる。
【０００８】
（燃料コンパクト）
このオーバーコートされた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材中に分散させた後、図７に示すように、例えば、中実円筒形又は中空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、図７（Ａ）に示す一定形状の燃料コンパクト１０とする（例えば、特開２０００−２８４０８４号公報参照）。この燃料コンパクト１０は、図８に示すように、被覆燃料粒子１２を圧縮する際に、ダイスやパンチを加熱して黒鉛マトリックス材中に含まれるフェノール樹脂を軟化させてバインダとすることにより、複数の被覆燃料粒子１２を一体化して形成されている。
【０００９】
（炉心への装填）
このようにして形成された燃料コンパクト１０には、中実円筒型、中空円筒型の２種類があるが、いずれの場合も、１）黒鉛から形成された燃料スリーブ（筒）に一定数量入れて上下に栓をした燃料棒の形態とした上で、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されるか、あるいは、２）高温ガス炉の六角柱型黒鉛ブロックの複数の挿入口に直接装填されるかして、最終的に、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、燃料として炉心に装荷される。
【００１０】
（燃料コンパクトの欠損）
この場合、これらの燃料スリーブや黒鉛ブロックへの装填等の燃料コンパクト１０のハンドリング時に、燃料コンパクト１０が燃料スリーブや黒鉛ブロックの内面と機械的に接触して燃料コンパクト１０に衝撃が加わり、燃料コンパクト１０の円筒形の角部１０ｂ（図７参照）が欠けるおそれがあった。
【００１１】
このように、燃料コンパクト１０に欠損が生じると、高温ガス炉内で燃料コンパクト１０が高温となり、熱膨張した時に、欠片が燃料コンパクト１０と燃料スリーブ又は黒鉛ブロックの内面との間に挟まり、当該箇所において高い応力が発生して、燃料コンパクト１０や燃料スリーブ、黒鉛ブロックが破損する原因となる。
【００１２】
また、燃料コンパクト１０は、高温ガス炉での使用時に、中心部と外周部とで冷却効率の差から温度差が生じ、中心部は外周部に比較して高温となるため、中心部の方が、外周部よりも熱膨張が大きくなり、その結果、鼓型に変形する傾向がある。このように鼓型に変形した燃料コンパクト１０においては、その角部１０ｂが、燃料スリーブや黒鉛ブロックの内面と機械的に接触して、燃料コンパクト１０に割れを発生させる原因となるおそれがあった。
【００１３】
従って、このような燃料コンパクト１０の破損を防止することが必要となるが、その際には、プレス時の応力により被覆燃料粒子１２が破損しないように配慮することも必要となる。
【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、プレス時の応力により被覆燃料粒子が破損するのを防止しつつ、簡易にかつ低コストで、燃料コンパクトや燃料スリーブ、黒鉛ブロックの破損を防止することができる燃料コンパクトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の課題解決手段によれば、下記<01>〜<04>の技術内容を特徴とする燃料コンパクトが提供される。
<01> 上面と下面と側面とを有するものであるとともに、被覆燃料粒子の表面にオーバーコート層が設けられた多数のオーバーコート粒子を一体成型して形成されたものである円筒形状の燃料コンパクトにおいて、
前記燃料コンパクトにおける上下両端の隅部であって、燃料コンパクト上面と燃料コンパクト側面とに跨ってチャンファが形成されているとともに、燃料コンパクト下面と燃料コンパクト側面とに跨ってチャンファが形成されていること、および、
前記燃料コンパクトの軸心線方向に沿う断面において、前記チャンファが断面直線形状と断面曲線形状とのうちのいずれかの形状であること、および、
前記チャンファとこれに隣接するオーバーコート粒子との相対関係について、オーバーコート粒子のオーバーコート層をも切削することで前記チャンファが形成されているとともに、そのオーバーコート層下にある被覆燃料粒子の被覆層には切削が及んでいないものであること
を特徴とする燃料コンパクトが提供される。
<02> 前記チャンファについて、
燃料コンパクト上面又は燃料コンパクト下面からチャンファが燃料コンパクト側面と交差する位置までの直線距離、および、燃料コンパクト側面からチャンファが燃料コンパクト上面又は燃料コンパクト下面と交差する位置までの直線距離を、それぞれチャンファの厚みとした場合、
前記各チャンファの厚みが０．１０ｍｍ以上である上記<01>に記載された燃料コンパクト。
<03> 前記チャンファの面取り角度が３０°〜６０°の範囲内にある上記<01>又は<02>に記載された燃料コンパクト。
<04>  前記チャンファの面取り角度が４５°以外であり、前記各チャンファの厚みが互いに異なる上記<01>又は<02>に記載された燃料コンパクト。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の課題解決手段によれば、上記のように、円筒形状の燃料コンパクトの隅部にチャンファ（面取り）を形成しているため、ハンドリング時や熱膨張時に、燃料コンパクトが燃料スリーブや黒鉛ブロックの内面と機械的に接触しても、燃料コンパクトに加わる応力が低減するので、燃料コンパクトに欠損や割れが生じるのを防止することができ、ひいては燃料スリーブや黒鉛ブロックが破損することがない。
【００１７】
特に、チャンファが２段又はそれ以上の平面形状あるいは曲面形状であると、チャンファの厚みや表面積を大きくすることができるので、燃料コンパクトの欠損や割れを一層有効に防止することができるので好ましい。
【００１８】
また、平面形状のチャンファの厚みや面取り角度を適切に調整したり、曲面形状のチャンファの曲面の厚みの上限値が被覆燃料粒子の外周面に達するまでの値であると、被覆燃料粒子の形状に沿った形状のチャンファとすることができるため、チャンファを形成しても、プレス時に、被覆燃料粒子に不自然に応力が加わることがないので、被覆燃料粒子が破損することがなく、被覆燃料粒子の破損を防止しつつ燃料コンパクトの機械的衝撃に対する強度を向上させることができる。
【００１９】
本発明の第２の課題解決手段によれば、金型の隅部に平面形状又は曲面形状のテーパを形成して、円筒形状の燃料コンパクトの隅部にチャンファを形成しているので、破損を有効に防止することができる燃料コンパクトを容易に製造することができる。
【００２０】
この場合、この金型の隅部のテーパがテーパ面を有するリング状のテーパ部材により形成すると、テーパ部材を金型の内部に装着するだけで、大幅な変更を加えることなく既存の製造設備を利用することができるので、破損を有効に防止することができる燃料コンパクトを低コストで簡易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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は本発明の第１の実施の形態による燃料コンパクト１０を示し、この燃料コンパクト１０は、図２に示す金型を用いて図１（Ｂ）に拡大して示す複数のオーバーコート粒子１２をプレス成型又はモールド成型により加熱しながら圧縮して一体成型することにより形成される。
【００２２】
これを具体的に説明すると、燃料コンパクト１０は、所定量の被覆燃料粒子１２Aを、黒鉛粉末、粘結剤等から成る黒鉛マトリックス中に分散させて、オーバーコート粒子１２とした後、図２に示すように、金属製のダイス１内に投入して、ダイス１内で同じく金属製の上下のパンチ２Ａ、２Ｂにより圧縮することにより製造される。なお、図１（Ｂ）において、符号１４は、オーバーコート層を示す。
【００２３】
燃料コンパクト１０を製造する際には、ダイス１とパンチ２を加熱することによりオーバーコート粒子１２を加熱し、それによって、オーバーコート層１４中の黒鉛マトリックス材に含まれるフェノール樹脂を軟化させて黒鉛マトリックス材を被覆燃料粒子１２間のバインダとして一体化し、図１に示す円筒形状の燃料コンパクト１０に成型する。なお、図２において、符号３は、円筒形状の燃料コンパクト１０に中空部を形成するためのコアロッドを示し、このコアロッド３は、中実の燃料コンパクトを製造する場合には不要である。また、これらのダイス１、パンチ２、コアロッド３は、例えば、合金工具鋼から形成することができる。
【００２４】
被覆燃料粒子１２Ａは、既に述べたように、圧縮する前に予め、その表面に、図１（Ｂ）に示すように、黒鉛粉末、粘結剤等から成る黒鉛マトリックス材をコーティングして形成されたオーバーコート層１４が被覆されている。このオーバーコート層１４は、１）プレス成型時等の圧力によって、被覆燃料粒子１２Ａを破損することを防止すると共に、２）被覆燃料粒子１２Ａ間の介在として、燃料コンパクト１０内において被覆燃料粒子１２Ａを均一に分散させて、成形時及び熱処理時に被覆燃料粒子１２Ａが熱的機械的に破損するのを防止するために形成される。このため、被覆燃料粒子１２Ａが均一に分散されるよう、オーバーコート粒子１２の直径を均一に揃えた上で、燃料コンパクト１０とすることが一般的である。
【００２５】
このオーバーコート層１４は、被覆燃料粒子１２Ａを、黒鉛粉末や粘結剤等から成る黒鉛マトリックス材中に分散させることにより形成することができるが、その際、オーバーコート層１４の厚みは、このオーバーコート工程の途中及び最後にオーバーコート層１４が形成された被覆燃料粒子１２を篩い分けする際に、その篩のメッシュサイズを適切に設定すると共に、オーバーコートのための時間を調整することにより、適切な厚みに調整することができる。
【００２６】
本発明の燃料コンパクト１０は、図１に示すように、円筒形状の燃料コンパクト１０の隅部１０ａに形成された平面形状のチャンファ１６（面取り）を有する。このチャンファ１６は、図１（Ａ）に示すように、円筒形状の燃料コンパクト１０の上端及び下端の隅部１０ａの全周にわたって形成することが望ましい。
【００２７】
このチャンファ１６は、図７に示す従来の燃料コンパクト１０のように、その角部１０ｂ一極に荷重が加わる場合に比し、隅部１０ａに加わった機械的衝撃が分散されて応力が低減し、燃料コンパクト１０、ひいては、その欠片等による図示しない燃料スリーブ、黒鉛ブロックの破損を防止することができる。
【００２８】
このチャンファ１６は、基本的には、図7に示すように成形された燃料コンパクト１０の上下両端の隅部を機械的に切削加工して形成する。この場合、被覆燃料粒子１２Ａの被覆層を傷つけないようにすることが必要であり、このため、後に述べるチャンファ１６の厚みの範囲が極めて重要である。この機械的な加工に代えて、図２に示すように、上下のパンチ２Ａ、２Ｂ等の金型の隅部にテーパ２ａを形成して、オーバーコート粒子１２を圧縮成型することによりチャンファ１６を形成してもよい。この場合、このテーパ２ａは、図２に示すように、平面形状のテーパ面を有するリング状のテーパ部材４を、上下のパンチ２Ａ、２Ｂに装着することにより形成することができる。
【００２９】
図２に示す方法によって製造すると、図８に示す従来から用いられている一般的なパンチ２Ａ、２Ｂに大幅な変更を加えることなくテーパ部材４を装着するだけで、本発明の製造方法を実施することができる。このように、既存の製造設備を有効に利用することができるので、チャンファ１６を有する本発明の燃料コンパクト１０を簡易に、かつ、低コストで製造することができる。なお、テーパ部材４は、その直径を、上下のパンチ２Ａ、２Ｂの直径と等しく設定しておくことにより、上下のパンチ２Ａ、２Ｂの隅部に取り付けることができる。
【００３０】
このチャンファ１６の厚みｔ、ｔ´（図１（Ｂ）参照）は、少なくとも０．１０ｍｍ以上とすることが望ましい。これは、チャンファ１６の厚みｔ、ｔ´が大きい方が、チャンファ１６のチャンファ面の面積を大きく取ることができ、燃料コンパクト１０に加わる機械的衝撃を分散して、応力を充分に低減することにより、燃料コンパクト１０の欠損を充分に防止することができるからである。なお、本発明において、チャンファ１６の厚みｔ、ｔ´とは、図１（Ｂ）に示すように、燃料コンパクト１０の直交する上面（又は下面）１０Ａと側面１０Ｂとに跨って形成されるチャンファ１６において、一方の端面（上面（あるいは下面）１０Ａ又は側面１０Ｂ）の位置から、チャンファ１６が他方の端面（側面１０Ｂ又は上面（あるいは下面）１０Ａ）と交差する位置までの距離をいう。
【００３１】
このように、チャンファ１６は、燃料コンパクト１０の欠損防止のためには、その厚みｔ、ｔ´をできるだけ大きく設定することが望ましいが、その一方で、チャンファ１６の厚みｔ、ｔ´をあまりに大きく設定すると、チャンファ１６を機械的加工によって形成する場合には、被覆燃料粒子１２Ａの被覆層を削ってしまって照射挙動に影響を及ぼし、また図２の方法によってチャンファ１６を形成する場合には被覆燃料粒子１２Ａの強度に影響を与えるので、このような影響を受けない範囲で厚みを設定するのが好ましい。また、このチャンファ１６の厚みｔ、ｔ´を大きくとるために、チャンファ１６の面取り角度θ、θ´（図１（Ｂ）参照：燃料コンパクト１０の端面からのチャンファ１６の傾斜角度：θ＋θ´＝９０°）を必要以上に大きく（他方の面取り角度を小さく）設定すると、却って、チャンファ１６としての応力低減機能が低下する。
【００３２】
このため、このチャンファ１６の面取り角度θ、θ´（図１（Ｂ）参照）は、３０°〜６０°の範囲内で設定し、かつ、チャンファ１６の厚みｔ、ｔ´（図１（Ｂ）参照）の上限値は、チャンファ面が被覆燃料粒子１２Ａの外周面に接するまで深く形成された時の厚みに相応する寸法とすることが望ましい（図１（Ｃ）参照）。
【００３３】
チャンファ１６の値の厚みｔ、ｔ´が上記の上限値を越えると、チャンファ１６が、被覆燃料粒子１２Ａの被覆層の一部を切り欠くように形成されることになるため、オーバーコートされた被覆燃料粒子１２Ａの圧縮時等に、被覆燃料粒子１２に必要以上の負荷が加わり、被覆燃料粒子１２Ａが破損して、核分裂生成物の保持上好ましくない状態となるおそれがある。特に、チャンファ１６がその厚みが上記上限値を越えて機械的加工によって形成される場合には、被覆燃料粒子の被覆層が切断されて核分裂生成物の保持機能に不都合が生ずる望ましくない状態となる。従って、チャンファ１６の厚みｔ、ｔ´は、少なくともチャンファ面が被覆燃料粒子１２Ａの外周と重なる位置に設定した場合における厚みをもって上限値とし（図１（Ｃ）参照）、それ以上には設定しないことが必要となる。これにより、被覆燃料粒子１２Ａの破損を防止しつつ、製造された燃料コンパクト１０の機械的衝撃に対する強度を向上させることができる。
【００３４】
なお、チャンファ１６の面取り角度を、図示の実施の形態のように、４５°に設定した場合には、面取り角度θ、θ´のいずれも４５°となり、チャンファ１６の厚みも、燃料コンパクト１０の上面（又は下面）１０Ａからの厚みｔと側面１０Ｂからの厚みｔ´とが等しくなるが、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、面取り角度を４５°以外に設定する場合には、チャンファ１６において異なる値の面取り角度θ、θ´が存在することになり（例えば、３０°と６０°及びその逆）、その結果、上記の意味でのチャンファ１６の厚みも、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、異なる値の厚みが特定されることになる。
【００３５】
即ち、図３（Ａ）に示す実施の形態においては、上面１０Ａからの厚みＸ１と側面１０Ｂからの厚みＸ２とが異なり、また図３（Ｂ）に示す実施の形態においては、上面１０Ａからの厚みＹ１と側面１０Ｂからの厚みＹ２が異なる。この場合には、チャンファ１６の厚みは、チャンファ面が被覆燃料粒子１２Ａの外周面に接する時のチャンファの厚みＸ１又はＸ２（Ｙ１又はＹ２）のうち、それぞれ、大きい側の値を上限値として設定し、チャンファ１６の厚みが、それ以上の値とならないように設定する。
【００３６】
更に具体的に述べると、図３（Ａ）に示す実施の形態においては、上面（下面）１０Ａからの距離である厚みＸ１の値を、図３（Ｂ）に示す実施の形態においては、側面１０Ｂからの距離である厚みＹ２の値を、それぞれチャンファ１６の厚みの上限値として、チャンファ１６の厚みがこの上限値以上の値とならないように設定することにより、他方の厚み（Ｘ２、Ｙ１）も必ず上限値である厚み（Ｘ１、Ｙ２）よりも小さくなり、チャンファ１６が被覆燃料粒子１２Ａに影響を与えることがなく、被覆燃料粒子１２Ａの破損を防止することができる。
【００３７】
本発明の第１の実施の形態の変形が図４に示されており、この変形では、チャンファ１６は、円筒形の燃料コンパクト１０の軸線方向に異なる面取り角度の２段の平面形状を有する。図示の例では、第１段（上段）の平面形状のチャンファ部分１６Ｕの面取り角度θｕが第２段(下段)の平面形状のチャンファ部分１６Ｄの面取り角度θｄよりも小さくしている。この変形例において、オーバーコート層１４は、図４（Ｂ）に示すように、図１（Ｃ）と同様にして、チャンファ１６が被覆燃料粒子１２Ａの被覆層に接触するように切削してもよい。
【００３８】
この変形によると、図１及び図３に示す１つの平面形状のチャンファ１６よりもチャンファの厚みや表面積を大きくすることができるので、燃料コンパクトの欠損や割れを一層有効に防止することができるので好ましい。
【００３９】
本発明の第２の実施の形態による燃料コンパクト１０が図５に示されており、この実施の形態では、このチャンファ１６は、図５（Ｂ）に示すように、曲面形状を有している。このようにチャンファ１６を曲面形状とすると、図１の平面形状のチャンファ１６に比べて、チャンファ１６の厚みｔ（図５（Ｂ）参照）や表面積を大きく設定することができる。
【００４０】
この曲面形状のチャンファ１６は、図５（Ｂ）の例では、被覆燃料粒子１２Ａ上のオーバーコート層１４の外面に接触するような曲面半径Ｒ１（この場合の曲面半径は、オーバーコート粒子１２の半径と同じである）に設定している。しかし、曲面形状のチャンファ１６は、図５（Ｃ）に示すように、オーバーコート層１４を削った状態に形成して曲面半径を大ききしてもよいが、被覆燃料粒子１２Ａの被覆層を削ったり傷つけたりすることがないように、その曲面半径の上限値Ｒ２は、図５（Ｃ）に示すように、チャンファ１６の曲面が被覆燃料粒子１２Ａの外周面（被覆層の外周面）に接触する曲面半径である。これ以上曲面半径を大きくすると、被覆層を損傷するので、それを避けなければならない。
【００４１】
このように、チャンファ１６が曲面で厚みｔが大きくなると、チャンファ１６のチャンファ面の面積を大きくすることができるため、ハンドリング時や熱膨張時に、燃料コンパクト１０が図示しない燃料スリーブや黒鉛ブロックの内面と機械的に接触しても、燃料コンパクト１０に加わる機械的衝撃を分散して応力を充分に低減することができるので、燃料コンパクト１０に欠損や割れに対する機械的強度が向上し、従って燃料スリーブや黒鉛ブロックが破損するのを充分に防止することができる。
【００４２】
また、チャンファ１６は、曲面の厚みを上限値まで大きくしても被覆燃料粒子１２Ａの形状に沿った曲面形状となるため、プレス時に、被覆燃料粒子１２Ａに不自然に応力が加わることがないので、被覆燃料粒子１２Ａが破損することがなく、被覆燃料粒子１２Ａの破損を防止しつつ燃料コンパクト１０の機械的衝撃に対する強度を向上させることができる。
【００４３】
また、チャンファ１６の曲面の厚みが上限値に達しない場合には、チャンファ面と被覆燃料粒子１２Ａとの間に黒鉛マトリックス材が介在することになり、プレスの際に、この黒鉛マトリックス材の圧縮により、被覆燃料粒子１２Ａに不自然に圧力が加わり、被覆燃料粒子１２Ａが破損するおそれがなくなる。
【００４４】
このように、チャンファ１６の曲面の厚みの上限値を被覆燃料粒子１２Ａの被覆層を削ったり傷つけたりすることがないように設定すると、被覆燃料粒子１２Ａに加わる応力を充分に低減して被覆燃料粒子１２Ａの破損を防止しつつ、チャンファ１６の厚みｔを被覆燃料粒子１２の半径に近い充分に大きな値の厚みとすることができるので、燃料コンパクトの機械的強度を向上して、燃料コンパクトや燃料スリーブ、黒鉛ブロックの破損を充分に防止することができる。
【００４５】
図１の実施の形態と同様に、この曲面形状のチャンファ１６も、機械的切削によって形成するが、それに代えて、図６に示すように、上下のパンチ２Ａ、２Ｂ等の金型の隅部に曲面部２ａを形成して、オーバーコート層１４を有する被覆燃料粒子１２Ａ（即ち、オーバーコート粒子１２）を圧縮することにより形成することができる。この場合、既存の製造設備を有効に利用することができるようにするために、この曲面部２ａは、図６に示すように、曲面形状を有するテーパリング状のテーパ部材４を、上下のパンチ２Ａ、２Ｂに装着することにより形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、円筒形状の燃料コンパクトの隅部に設けられたチャンファ（面取り）によって、ハンドリング時や熱膨張時に、燃料コンパクトが燃料スリーブや黒鉛ブロックの内面と機械的に接触しても、燃料コンパクトに加わる応力が低減するので、燃料コンパクトに欠損や割れが生じるのを防止することができ、良質の燃料コンパクトを提供することができ、産業上の利用性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態による燃料コンパクトを示し、同図（Ａ）はその斜視図、同図（Ｂ）はその一部拡大断面図、同図（Ｃ）は、図１（Ｂ）と同じ部分の断面図であるが、図１（Ｂ）とは異なる形態のチャンファの拡大断面図である。
【図２】本発明による燃料コンパクトの製造方法を実施する状態を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を変形した燃料コンパクトを示し、同図（Ａ）はその斜視図、同図（Ｂ）はその一部拡大断面図、同図（Ｃ）は、図（Ｂ）と同じ部分の断面図であるが、図３（Ｂ）とは異なる形態のチャンファの拡大断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を更に変形した燃料コンパクトを示し、同図（Ａ）はその一部拡大断面図、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）と同じ部分の断面図であるが、図４（Ａ）とは異なる形態のチャンファの拡大断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による燃料コンパクトを示し、同図（Ａ）はその斜視図、同図（Ｂ）はその一部拡大断面図、同図（Ｃ）は、図５（Ｂ）と同じ部分の断面図であるが、図５（Ｂ）とは異なる形態のチャンファの拡大断面図である。
【図６】図５の燃料コンパクトの製造方法を実施する状態を示す概略断面図である。
【図７】従来技術の燃料コンパクトを示し、同図（Ａ）はその斜視図、同図（Ｂ）はその一部拡大断面図である。
【図８】図７の燃料コンパクトの製造する状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１      ダイス
２      パンチ
２Ａ    上パンチ
２Ｂ    下パンチ
２ａ    テーパ又は曲面部
３      コアロッド
４      テーパ部材
１０      燃料コンパクト
１０Ａ    燃料コンパクトの上面（下面）
１０Ｂ    燃料コンパクトの側面
１０ａ    燃料コンパクトの隅部
１０ｂ    燃料コンパクトの角部
１２      オーバーコート粒子
１２Ａ    被覆燃料粒子
１４      オーバーコート層
１６      チャンファ
１６Ｕ    第１段（上段）のチャンファ部分
１６Ｄ    第２段（下段）のチャンファ部分
ｔ チャンファの厚み
ｔ´ チャンファの厚み
Ｘ１ チャンファの厚み
Ｘ２ チャンファの厚み
Ｙ１ チャンファの厚み
Ｙ２ チャンファの厚み
θ チャンファの面取り角度
θ´ チャンファの面取り角度
θｕ チャンファの面取り角度
θｄ チャンファの面取り角度
【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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【図７】
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【図８】
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