Characteristics and sinterability of MOX powder prepared by the microwave heating denitration method

マイクロウェーブ加熱脱硝法により調整されたMOX粉末の物性

朝倉 浩一; 加藤 良幸 ; 古屋 廣高

Asakura, Koichi; Kato, Yoshiyuki; Furuya, Hirotaka

マイクロウェーブ加熱脱硝(MH)法,ADU法及びシュウ酸沈殿法により各々調整された二酸化ウラン,二酸化プルトニウム及びウラン・プルトニウム混合酸化物を用い、これらの粉末のBET比表面積,空気透過法による平均粒径,かさ密度,タップ密度,安息角,スパチュラー角及び凝集度を測定した。BET比表面積と平均粒径から算出した表面積の比から表面粗さの程度を評価し、カーの理論に基づき粉末流動性を評価した。異なる粉末や調整条件の異なる粉末に関するこれらの評価結果について、焙焼温度をパラメータとした比較を行った。MH-MOX粉末の表面粗さについては、ADU-UO粉末のそれよりも大きく、シュウ酸沈殿法によるPuOのそれよりも小さな結果となった。これらの結果については、セラミックス物質においては一般に用いられているヒューティグ・タンマン温度の概念を用いることにより理解できる。既に、一般の論文でも報告されているように、MH-MOX及びADU-UO粉末の流動性は圧縮度の増加とともに減少した。しかし、その値は50以下であった。カーの理論によると、流動性の良い粉末と悪い粉末の境界は、流動性指数が60から69である。それゆえ、MOXペレット製造工程の成型機へ流動性の良い原料粉を供給するには、原料であるMH-MOX粉末,ADU-UO粉末及び乾式回収MOX粉末の混合粉末を造粒する必要がある。

UO, PuO and MOX (mixed oxide of U and Pu) powders were prepared by the MH (microwave heating de-nitration), ADU (Ammonia diuranate) and OX (oxalate) methods. The BET specific surface area, avarage particle size by air permiation method, bulk density, tap density, angle of repose, angle of spatula and cohesiveness of these powders were measured. The degree of surface roughness was evaluated from the ratio of BET surface area to the one calculated from average particle size and then flowability was evaluated on the basis of Carr's theory. These results were compared for the different powders and preperation methods as a parameter of calcination temperature. The degree of surface roughness in MH-MOX powder was larger than in ADU-UO powder and smaller in OX-PuO powder. These results could be understood using the concpt of Httig and Tamman temperatures commonly cited in ceramics materials. As already reported for the general papers, the flowabilities of MH-MOX and ADU-UO powders also decreased with increase of compressibility, and their absolute values were below 50 points. According to Carr's theory, the brderline between free-flowing and non-free-flowing powders is from 60 to 69 points. It is, therefore, necessary for the mixed powder of MH-MOX powder, ADU-UO powder and dry recycled MOX scrap powder to be granulated to provide a free flowing feed to the pelletizing press in the MOX pellet fabrication process.