Warning: copy(.htaccess): failed to open stream: Permission denied in /home/jp321/public_html/header.php on line 8
ペブルベッド型燃料の製造方法 - 原子燃料工業株式会社
米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 核技術 -> 原子燃料工業株式会社

発明の名称 ペブルベッド型燃料の製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−147450(P2007−147450A)
公開日 平成19年6月14日(2007.6.14)
出願番号 特願2005−342429(P2005−342429)
出願日 平成17年11月28日(2005.11.28)
代理人 【識別番号】100064469
【弁理士】
【氏名又は名称】菊池 新一
発明者 泉谷 徹
要約 課題
モールド内で一次球が同心状に保持されるようにしてそのまわりに黒鉛粉末を装填して高い品質のペブルベッド型燃料を製造すること。

解決手段
一次球1Cをモールド下半部12Lに下部位置決め治具で位置決めしつつ下部位置決め治具を通してモールド下半部12L内に黒鉛粉末1Bを装填し、この下部位置決め治具を取り外した後、モールド上半部12Uをモールド下半部12Lに組み付け、モールド下半部12L内の一次球1Cをモールド上半部12Uに設けられた上部位置決め治具16で位置決めしつつこの上部位置決め治具16を通してモールド上半部12U内に黒鉛粉末1Bを装填し、この上部位置決め治具16を取り外し上蓋12Cを閉じて一次球1Cをモールド12内に同心状に維持した状態でモールドを加圧する。
特許請求の範囲
【請求項1】
モールド下半部とモールド上半部と上蓋とを着脱自在に組み合わせて形成されるモールド内に一次球を配置し前記一次球のまわりに黒鉛粉末を装填し前記モールドを加圧してペブルベッド型燃料を製造する方法において、前記一次球を前記モールド下半部に下部位置決め治具で位置決めしつつ前記下部位置決め治具を介して前記モールド下半部内に黒鉛粉末を装填し、前記下部位置決め治具を取り外した後、前記モールド上半部を前記モールド下半部に組み付け、前記一次球を前記モールド上半部に設けられた上部位置決め治具で位置決めしつつ前記上部位置決め治具を介して前記モールド上半部内に黒鉛粉末を装填し、前記上部位置決め治具を取り外して前記上蓋を閉じて前記一次球を前記モールド内に同心状に維持した状態で前記モールドを加圧することを特徴とするペブルベッド型燃料の製造方法。
【請求項2】
請求項1に記載のペブルベッド型燃料の製造方法であって、前記下部位置決め治具は、モールド下半部の開口面に支持される保持枠の形態を有し、前記一次球は、前記保持枠の枠内に懸吊して保持されることを特徴とするペブルベッド型燃料の製造方法。
【請求項3】
請求項2に記載のペブルベッド型燃料の製造方法であって、前記保持枠は、多角形の枠体から成っていることを特徴とするペブルベッド型燃料の製造方法。
【請求項4】
請求項3に記載のペブルベッド型燃料の製造方法であって、前記多角形の枠体は、ヒンジで相互に連結された複数の棒から成っていることを特徴とするペブルベッド型燃料の製造方法。
【請求項5】
請求項1乃至4のいずれかに記載のペブルベッド型燃料の製造方法であって、前記上部位置決め治具は、前記モールド上半部の開口部に懸吊して支持されるスケルトンの形態を有し、前記スケルトンは、前記モールド下半部内の一次球に係合するリング部材と前記リング部材を前記モールド上半部に保持する保持部材とを含んでいることを特徴とするペブルベッド型燃料の製造方法。
【請求項6】
請求項5に記載のペブルベッド型燃料の製造方法であって、前記スケルトンは、前記モールド上半部と前記一次球との間の隙間が前記モールド下半部と一次球との間の隙間に相応する所定の隙間を発生するように前記モールド上半部に支持されていることを特徴とするペブルベッド型燃料の製造方法。
【請求項7】
請求項6に記載のペブルベッド型燃料の製造方法であって、前記スケルトンは、前記モールド下半部の傾斜開口面に係止する係止フックを有することを特徴とするペブルベッド型燃料の製造方法。















発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、高温ガス炉に用いられる球形燃料を製造する方法に関し、更に詳細に述べると、ペブルベッド型燃料の製造過程である二次プレス前の準備作業を改善することができるペブルベッド型燃料の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
高温ガス炉の燃料の1つの形態であるペブルベッド型燃料は、炭素層や炭化珪素層が被覆された被覆ウラン燃料粒子がウランの核分裂を持続させるのに必要な中性子減速材である黒鉛マトリックス中に含有されて形成されている。このペブルベッド型燃料を製造する一般的な方法が図1乃至図3に示されている。
【0003】
まず、図1に示すように、硝酸ウラニルと添加材とを混合した溶液を振動滴下方法によってアンモニア水溶液中に滴下し、洗浄−乾燥−焙焼−焼結の工程を経てUO燃料核を製造する。
【0004】
このようにして得られた燃料核は、図2に示すように、低密度炭素の第1被覆層、高密度等方性炭素の第2被覆層、炭化ケイ素の第3被覆層及び高密度等方炭素の第4被覆層を順次被覆して燃料粒子を製造する。第1被覆層は、UO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2及び第4被覆層は、ガス状FPを粒子内に留めると共に、第3被覆層の形状を保ち、被覆燃料粒子の強度を保つ機能を有し、また第4被覆層は、燃料の照射によってウランから発生する固体状FPが粒子外に放出するのを防止する機能を有する。
【0005】
このようにして多層被覆が施された燃料粒子は、図3に示すように、オーバーコート工程に送られて、粒子の表面にバインダによって黒鉛粉末が被覆されて被覆燃料粒子が完成される。この被覆燃料粒子は、中性子減速材となる黒鉛材内に包含させるため、一次プレス工程に送られる。この工程では、黒鉛粉末と被覆燃料粒子を混合した状態で球状モールド内に装填し、この球状モールドをプレスして一次球(コア)1C(図4参照)が形成される。
【0006】
二次プレス工程は、一次プレスで得られた一次球(コア)1Cと黒鉛粉末を二次モールド内に装填し、この二次モールドを一次プレスよりも高い圧力でプレスしてコアの外側にシェルが形成され一次球よりも直径が大きい球状燃料を形成し、その後、球状燃料を真球にするために表面研削工程に送られ、更に、予備焼成、本焼成等の熱処理工程を経てペブルベッド型燃料1P(図5参照)が得られる。なお、図4及び図5において符号1BLは、黒鉛マトリックスを示し、また符号1Sは、一次球1Cのまわりに黒鉛粉末によって形成されたシェルを示す。
【0007】
ペブルベッド型燃料1Pは、ウラン燃料を均一に燃焼することができるように、コアである一次球1Cがぺブルベッド型燃料の中心に位置し、その周りの黒鉛粉末によって形成されるシェル1Sの厚さが均一であることが要求される。
【0008】
しかし、一次球1Cとそのシェル1Sとなるべき黒鉛粉末とは著しく異なる密度を有するために、一次球1Cをモールド内の中心に位置決めすることが難しく、一次球1Cをモールド下半部内の左右にずれることなくその中心部に位置させることが難しく、またモールド下半部の中心に位置させることができたとしても、その後モールド上半部内に黒鉛粉末を装填する際に一次球1Cがモールド内で上下に変位し、このため一次球がペブルベッド型燃料の中心から外れ、シェル1Sの厚みが足りない部分が発生する(図12(B)(C)参照)。
【0009】
このように、一次球1Cがペブルベッド型燃料1Pの中心から外れると、均一な燃焼を行うことができなくなり、またシェル1Sの厚みが足りない部分が発生すると、このシェル部分はプレスの圧力に耐えることができないでシェル1Sが破損し、燃料を成型することができない場合が生ずる。
【0010】
燃料の成型ができない場合が生ずると、ペブルベッド型燃料の生産効率が低下し、またシェル1Sが破損しないとしてもシェル1Sの厚みが不均一であると、燃料を照射した時に、燃料内で燃焼が集中する箇所が生じ、燃料を健全に照射することができないため、所定の炉心設計に基づいた出力を得ることができなくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明が解決しようとする課題は、一次球をモールド内の中心に確実に位置させて一次球が燃料の中心に位置し、従ってシェルの厚みが均一な良質のペブルベッド型燃料を得ることができるペブルベッド型燃料の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の課題解決手段は、モールド下半部とモールド上半部と上蓋とを着脱自在に組み合わせて形成されるモールド内に一次球を配置しこの一次球のまわりに黒鉛粉末を装填した後モールドを加圧してペブルベッド型燃料を製造する方法において、一次球をモールド下半部に下部位置決め治具で位置決めしつつ下部位置決め治具を通してモールド下半部内に黒鉛粉末を装填し、この下部位置決め治具を取り外した後、モールド上半部をモールド下半部に組み付け、モールド下半部内の一次球をモールド上半部に設けられた上部位置決め治具で位置決めしつつ上部位置決め治具を通してモールド上半部内に黒鉛粉末を装填し、この上部位置決め治具を取り外し上蓋を閉じて一次球をモールド内に同心状に維持した状態でモールドを加圧することを特徴とするペブルベッド型燃料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、下部位置決め治具は、モールド下半部の開口面に支持される保持枠の形態を有し、一次球は、保持枠の枠内に懸吊して保持されるのが好ましく、この保持枠は、多角形の枠体とすることができ、またこの多角形の枠体は、ヒンジで相互に連結された複数の棒から形成することができる。
【0014】
また、本発明の課題解決手段において、上部位置決め治具は、モールド上半部の開口部に懸吊して支持されるスケルトンの形態を有し、このスケルトンは、モールド下半部内の一次球に係合するリング部材とこのリング部材をモールド上半部に保持する保持部材とを含んでいるのが好ましい。この場合、スケルトンは、モールド上半部と一次球との間の隙間がモールド下半部と一次球との間の隙間に相応する所定の隙間を発生するように、モールド上半部に支持され、またこのスケルトンは、モールド下半部の通常では傾斜している開口面に係止する係止フックを有するのが好ましい。
【発明の効果】
【0015】
本発明は、上記のように、モールド下半部の開口面に保持された下部位置決め治具によってモールド下半部に一次球を同心状に保持し、黒鉛粉末を下部位置決め治具を通してモールド下半部に装填し、またモールド下半部内の一次球をモールド上半部に支持される上部位置決め治具によって上下のモールド半部に対して同心状に維持しつつモールド上半部内に黒鉛粉末を装填するので、黒鉛粉末の装填時に、一次球が左右上下に変位することがなく、一次球が確実に心合わせされたペブルベッド型燃料を得ることができる。
【0016】
また、一次球が心合わせされた状態で加圧されると、燃料のシェルの厚みが均一になるので、プレス中にシェルが破損することがなく、燃料の生産効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
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6乃至図11は、本発明に係わるペブルベッド型燃料の製造方法を示し、モールド10は、既に述べたように、相互に組み付けられるモールド下半部12Lとモールド上半部12Uと上蓋12Cとから成っている。上下のモールド半部12U、12Lの接合部は、雌雄の噛み合い構造13を有している。
【0018】
本発明の製造方法は、基本的には、モールド下半部12L内に一次球1Cが心合わせされるように位置させるために、モールド下半部12Lの開口面(モールドエッジ)12LOに保持枠14Fの形態の下部位置決め治具14が支持され、一次球1Cは、この保持枠14Fによってモールド下半部12Lに同心状に保持され、黒鉛粉末1B(図9参照)は、保持枠14Fを通してモールド下半部12Lに装填される。なお、図6及び図7から解るように、保持枠14Fは、その上に保持される一次球1Cが型窪12LVに同心状になるように、上下左右の中心線CLに対して所定の位置に支持される。
【0019】
保持枠14Fは、図7に示すように、図示の形態では正四角形(格子状)である多角形の枠体から成っており、この正四角形の枠体は、図8に示すように、3つのヒンジ14Hで相互に連結されたほぼ同じ長さの4つの棒14Rから成っている。なお、この保持枠14Fは、三角形又は五角形以上の多角形とすることができ、その場合ヒンジの数は、(N−1)(Nは3又は5以上)となる。
【0020】
この保持枠14Fは、図6及び図7から解るように、その正四角形の頂点がモールド下半部12Lのリング状開口面12LOに載るようにしてモールド下半部12Lに保持されている。従って、モールド下半部12Lの型窪12LV内には、開口面12LOの内側と保持14Fの棒14Rと一次球1Cとの間の隙間を通して黒鉛粉末1Bを装填することができる。
【0021】
このようにして、一次球1Cがモールド下半部12Lの型窪12LV内に心合わせされた状態で一次球1Cのまわりの型窪12LV内に黒鉛粉末1Bが装填され、その後保持枠14Fは、ヒンジ14Hで広げられてモールド下半部12Lから取り外される(図9の下半部参照)。なお、図9から解るように、このとき、一次球1Cは、モールド下半部12Lの型窪12LV内に装填された黒鉛粉末1Bの上に乗っている状態で型窪12LVに心合わせして保持されている状態となる。
【0022】
その後、モールド下半部12Lの上にモールド上半部12Uを組み付けるが、この際、予めモールド上半部12Uの開口面12UOに一次球1Cをモールド下半部12Lに中心位置決めするスケルトンの形態の上部位置決め治具16を設置しておく。
【0023】
このスケルトンの形態の位置決め治具16は、図10に示すように、一次球1Cの上部に係合するリング部材16Rとこのリング部材16Rがモールド上半部12Uの開口部から吊下がるようにリング部材16Rを保持する保持部材16Hとから成っている。図示の形態では、保持部材16Hは、周方向に間隔をあけて配置された縦棒16H1とリング部材16Rと同形で縦棒16H1を縦方向に間隔をあけて固定する複数のリング16H2とから成っている。なお、図示の例では、3つのリング16H2を有するが、縦棒16H1が充分な強度で固定することができれば、縦棒16H1の下端に固定されるリング部材16Rの上端にのみ固定される1つのリング16H2だけでもよい。
【0024】
このスケルトンの形態の位置決め治具16は、モールド上半部12Uと一次球1Cとの間にモールド下半部12Lと一次球1Cとの間の隙間Lに相応する所定の隙間Lを発生するようにモールド上半部12Uの開口面12UOに支持されている。図示の形態では、開口面12UOは、中心に向けて下向きに傾斜しているので、スケルトン位置決め治具16は、モールド上半部12Uの傾斜開口面12UOに係止する係止フック16Fを有し、スケルトン位置決め治具16は、この係止フック16Fを傾斜開口面12UOに係止して吊り下げ状態で支持されている。この係止フック16Fによってリング部材16Rがコアに接触した時にモールド上半部12UVとコア表面との間の隙間Lが一定に保たれることになり、シェル1Sの厚さが一定となる。なお、この隙間Lは、モールド12の型窪12Vの内径12VRと一次球1Cの直径との差の半分の値である。
【0025】
このスケルトン位置決め治具16が設置されたモールド上半部12Uをモールド下半部12Lに組み付けると、モールド下半部12Lの型窪12LVに黒鉛粉末1Bを介して同心状に保持された一次球1Cがスケルトン位置決め治具16のリング部材16Rで上下左右方向に拘束された状態でモールド上半部12Uがモールド下半部12Lに組み合わせられる(図10参照)。
【0026】
この状態で、モールド上半部12Uと一次球1Cとの間にはスケルトン位置決め治具16の保持部材16Hの開放部分を通して黒鉛粉末1Bが装填され、この装填後、スケルトン位置決め治具16を上方に抜いて取り外し、上蓋12Cで上部モールド半部12Uの開口を閉じてモールド12の型窪とこの型窪に同心状に保持された一次球1Cとの間に黒鉛粉末1Bが装填された状態のモールド12が形成される(図11参照)。
【0027】
その後、このモールド12は、図示しないプレスにセットされて加圧されて二次球(ペブルベッド型燃料となるもの)が得られる。既に述べたように、黒鉛粉末1Bは、保持枠14F及びスケルトン位置決め治具16によって一次球1Cがモールド12の型窪内で左右上下に拘束されて同心状に保持されながらモールド12のモールド半部12L、12Uに装填されるので、プレスで加圧して得られる二次球は、図12(A)に示すように、一次球1Cの周りに一定の厚みのシェル(黒鉛被覆層)1Sを有し、従って一次球1Cは、二次球内に同心状に位置するが、これは、本発明の方法によって製造されたペブルベッド型燃料をX線観察写真で実際に撮影して確認することができた。
【0028】
この二次球は、その後、これを真球にするために表面研削工程に送られ、更に、予備焼成、本焼成等の熱処理工程を経てペブルベッド型燃料1P(図5参照)が得られる。
【産業上の利用可能性】
【0029】
本発明によれば、モールド下半部には下部位置決め治具によって一次球を同心状に保持して黒鉛粉末をこのモールド下半部に装填し、モールド上半部には上部位置決め治具によって一次球をモールド上下の半部に同心状に位置決めしつつ黒鉛粉末をモールド上半部に装填するので、黒鉛粉末の装填時に一次球がモールド内で変位することがなく、一次球が同心状に確実に位置合わせされたペブルベッド型燃料を得ることができ、産業上の利用性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】燃料核を製造する工程を示す工程図である。
【図2】被覆燃料粒子を製造する工程を示す工程図である。
【図3】ペブルベッド型燃料を製造する工程を示す工程図である。
【図4】一次球の拡大断面図である。
【図5】二次球の拡大断面図である。
【図6】本発明の方法によってモールド上半部に下部位置決め治具である保持枠によって一次球を同心状に保持する状態を示すモールドの分解断面図である。
【図7】図6のモールド下半部に保持枠を支持した状態の上面図である。
【図8】図6及び図7のモールドに用いられる保持枠の開放状態の図である。
【図9】本発明の方法によってモールド上半部にスケルトンの形態である上部位置決め治具によって一次球を同心状に保持する状態を示す分解断面図である。
【図10】図9のモールドの組立状態の正面図である。
【図11】図10の状態で黒鉛粉末を装填した後、上蓋を施した状態の正面図である。
【図12】本発明の方法及び従来技術の方法で製造されたペブルベッド型燃料の一次球の配置を示す説明図である。
【符号の説明】
【0031】
1C 一次球
1P 二次球
1B 黒鉛粉末
1BL 黒鉛マトリックス
1S シェル
10 モールド
12L モールド下半部
12LO 開口面
12U モールド上半部
12UO 開口面
12C 上蓋
12LV モールド下半部の型窪
12UV モールド上半部の型窪
13 モールド上下半部の接合部
14 下部位置決め治具
14F 保持枠
14H ヒンジ
14R 棒
16 上部位置決め治具
16R リング部材
16H 保持部材
16H1 縦棒
16H2 リング
16F 係止フック







 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013