Evaluation of the effects of granulated alumina powder characteristics and die wall lubricant on compaction behavior using X-ray computed tomography

X線コンピュータ断層撮影による圧縮挙動に及ぼすアルミナ造粒粉末特性とダイ潤滑の影響評価

瀬川 智臣 ; 川口 浩一  ; 石井 克典 ; 仁科 匡弘; 牧野 崇義 ; 飯村 健次*; 佐藤根 大士*; 鈴木 道隆*; 名取 ゆり*

Segawa, Tomoomi; Kawaguchi, Koichi; Ishii, Katsunori; Nishina, Masahiro; Makino, Takayoshi; Iimura, Kenji*; Satone, Hiroshi*; Suzuki, Michitaka*; Natori, Yuri*

原子力機構では、簡素化ペレット法燃料製造技術開発を進めている。本工程では、MOX原料粉末の流動性を転動造粒法により改善し、ダイ潤滑成型法によりMOX造粒粉末を直接グリーンペレットに成型する。高密度のグリーンペレットを製造するためには、均一圧縮が重要であるが、直接圧縮挙動を観察することは困難であるため、X線コンピュータ断層撮影法とX線透過性の高いアルミナ粉末を用いて圧縮挙動を評価した。本試験の結果、ダイ潤滑成型は、無潤滑成型に比べて粒子の破壊が底部まで拡大することが確認でき、ダイ潤滑成型法は造粒粉末の均一圧縮に有効であることが明らかになった。

Japan Atomic Energy Agency has developed a simplified pelletizing fuel fabrication system. In this system, the flowability of a MOX raw powder is improved by wet granulation for the pelletizing process, and the die wall lubrication method directly presses the granulated MOX powder into green pellets without adding any lubricant into the powder. The homogeneous compression is important to fabricate high-density green pellets. However, it is difficult to observe the compaction behavior in situ. Therefore, the capping phenomenon was investigated by using X-ray computed tomography and alumina powder that is highly transparent against X-rays. When lubricant was used, the breakage of the particles extended to the bottom compared with not used. This result indicates that the die wall lubrication is effective for the homogeneous compression of granulated powders.