MOX燃料製造工程における乾式リサイクル技術開発; 乾式回収粉の粒度調整のための粉砕機の選定およびその特性評価

山本 和也; 牧野 崇義; 磯 秀敏; 瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典

JAEA-Technology 2021-002, 31 Pages, 2021/05

JAEA-Technology-2021-002.pdf:4.37MB

MOX燃料製造工程において、規格外の混合酸化物ペレットを粉砕した乾式回収粉末を有効利用する乾式リサイクル技術の開発を進めている。乾式回収粉末は、現行の粉砕機により粗目(約250m以下)、中目(約100m以下)、細目(約10m以下)の3種類に粒度調整し、これを原料粉末に添加することで焼結ペレットの密度を制御する効果が一定程度得られている。本報告では、乾式回収粉末の粒度をより細かいレベルで調整することを目的とし、乾式回収粉末を粒子径250m以下の範囲で調整可能とする粉砕機として、石臼式粉砕機および衝突板式ジェットミルを選定し、MOXペレットの模擬材としてタングステンカーバイド・コバルト(WC-Co)ペレットを粉砕する粒度調整試験を実施した。石臼式粉砕機は、砥石クリアランスを調整することにより粒子径を一定の範囲で制御できるが、粒子径250m以上の粒子が多く排出される可能性がある。一方、衝突板式ジェットミルは、分級ゾーンクリアランスを調整することにより粒子径を250m以下の範囲で制御できる見通しが得られた。よって、衝突板式ジェットミルは石臼式粉砕機に比べ、乾式回収粉末の粒度調整に適している。

Technological development of the particle size adjustment of dry recovered powder

瀬川 智臣; 山本 和也; 牧野 崇義; 磯 秀敏; 川口 浩一; 石井 克典; 佐藤 寿人; 深澤 智典*; 福井 国博*

Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference / Light Water Reactor Fuel Performance Conference (Global/Top Fuel 2019) (USB Flash Drive), p.738 - 745, 2019/09

核燃料物質の有効利用のため、MOX燃料製造プロセスにおいて混合酸化物ペレットの乾式粉砕技術の開発を進めてきた。乾式回収粉の粒径を250m以下の範囲で制御する技術を開発するために、粒度約500mの模擬粉末を用いて、石臼式粉砕機および衝突板式ジェットミル両方の性能を評価した。石臼式粉砕機においては砥石間のクリアランス、また衝突板式ジェットミルにおいては分級ゾーンのクリアランスと仰角を調整することにより、粒径を250m以下の範囲で制御できることが明らかとなった。さらに、衝突板式ジェットミルは分級機のパラメータを細かく調整することができるため、粒径制御に適していると考えられる。

Development of the simplified MOX pellet fabrication process (short process); Improvement of MOX powder lowability

牧野 崇義; 沖田 高敏; 加藤 良幸; 栗田 勉; 高橋 芳晴; 青野 茂典

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 5 Pages, 2005/10

従来のMOX燃料製造コストを大幅に低減し得るショートプロセスと呼ばれる新たなペレット製造プロセスの開発を進めている。MH粉末は微粉末で流動性が悪いため、軽水炉に比べ細い高速炉用の成型金型にそのまま充てんしペレット化することは困難である。本試験では、2種類の方法でMH粉末の流動性を改良するためのホット試験を実施し、ペレット品質を評価した。

グローブボックス窓板の難燃シート貼付による火災損傷防止対策,2; 使用環境による影響評価

品田 健太; 川崎 浩平; 牧野 崇義; 岡本 成利

no journal, , 

プルトニウム燃料施設では、グローブボックスの火災損傷防止を目的として、可燃性に区分されるアクリル樹脂製の窓板に透明な不燃又は難燃シートを貼り付ける対策を進めている。本対策においては、グローブボックスの使用環境に存在する核燃料物質からの線や近傍にある蛍光灯からの紫外線に長期間曝露される。このため、本研究では、不燃又は難燃規格を有するシートに対してグローブボックスの使用環境において想定される線又は紫外線を照射し、不燃又は難燃性能、視認性及び機械強度への影響について評価した。本研究により、使用環境において想定される範囲の線照射及び紫外線照射による不燃又は難燃シートの性能への影響はないことを確認し、「グローブボックス窓板の難燃シート貼付による火災損傷防止対策(1)火災による影響評価」の結果を踏まえて、本対策は有効であると判断した。

グローブボックス窓板の難燃シート貼付による火災損傷防止対策,1; 火災による影響評価

川崎 浩平; 品田 健太; 牧野 崇義; 岡本 成利

no journal, , 

プルトニウム燃料施設では、グローブボックスの火災損傷防止を目的として、可燃性に区分されるアクリル樹脂製の窓板に透明な不燃又は難燃シートを貼り付ける対策を進めている。本研究では、不燃又は難燃規格を有する不燃又は難燃シートを貼り付けたアクリル板について、米国規格UL94-5Vの試験方法を参考とした燃焼試験及び小規模の火災想定試験を実施し、本対策の火災損傷防止効果を評価した。本研究により、不燃又は難燃シートをアクリル樹脂製の窓板に貼り付けることによって、接炎しても自己消火し、アクリル板の損傷を軽減する効果を確認したことから、火災損傷防止対策として有効であると評価する。

乾式回収粉の粒度調整技術開発,4; 衝突板式気流粉砕機の粉砕特性評価

牧野 崇義; 山本 和也; 瀬川 智臣; 川口 浩一; 磯 秀敏

no journal, , 

MOXペレットの乾式回収粉の粒度調整技術開発を目的として、硬度が同程度で密度(比重)の異なる材質により製作した模擬ペレットを用いた粉砕・分級試験を実施した。衝突板式気流粉砕機の分級性能に影響を及ぼす遠心分級機のクリアランス等をパラメータとした粉砕・分級試験の結果を報告する。

高速炉燃料製造のための添加剤フリー乾式造粒法に係る造粒性確認試験

瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 仁科 匡弘; 牧野 崇義; 名取 ゆり*; 池本 憲弘*; 米原 和男*; 蓼沼 克嘉*

no journal, , 

原子力機構では簡素化MOXペレット製造法の研究開発を進めている。本プロセスでは、水をバインダに用いた転動造粒法によりMOX粉末の流動性の改良を行っている。しかしながら、転動造粒法では、湿式臨界管理下における製造能力の向上が課題となる。近年、核融合炉のトリチウム増殖LiOブランケット球の製造のための新規の造粒法として、添加剤フリー乾式造粒法が提案されている。本研究では、本手法のMOX燃料製造工程への適用性を確認するため、機械化に向けた基礎試験として、外力付加が造粒性に及ぼす影響についてMOX粉末の模擬物質としてCeO粉末を用いて確認・評価を行った。試験の結果、垂直振動の外力を付加することにより、良好な造粒性が得られることが確認でき、乾式造粒プロセスの機械化の見通しを得ることができた。

簡素化ペレット法による燃料製造技術開発と実証に向けた取り組み,3; 焼結・O/M調整技術開発とガス流動解析

仁科 匡弘; 高藤 清人; 中道 晋哉; 瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 牧野 崇義; 奥村 和之

no journal, , 

高速炉燃料製造における簡素化ペレット法燃料製造技術の実用化を目的とし、要素技術の研究開発を進めている。本報告では、シリーズ発表の3番目として、低O/M比の高速炉燃料製造のための焼結・O/M調整試験およびガス流動解析の結果について報告する。

乾式回収粉の粒度調整技術開発,6; 乾式リサイクルのための試験設備の検討および密度調整技術開発

山本 和也; 瀬川 智臣; 牧野 崇義; 川口 浩一; 磯 秀敏; 石井 克典

no journal, , 

乾式回収粉(乾回粉)の粒度調整が可能な衝突板式気流粉砕機を用いた密度制御技術開発のための成型・焼結試験および衝突板式気流粉砕機を導入した乾式リサイクルのための試験設備の検討を実施した。

自己修復機能を有するグローブの実現性検討,1; ハイブリッド材料の概要と試作

瀬川 智臣; 川口 浩一; 石井 克典; 牧野 崇義

no journal, , 

自己修復機能を有するグローブの実現性検討として、グローブボックスで使用されるグローブやビニルバッグの素材と自己修復性エラストマーから成るハイブリッド積層材料およびハイブリッド混合材料の試作試験を行った。ハイブリッド積層材料の試作試験においては、ハイパロンゴムの膨潤やハイパロンゴムがモノマーを弾く傾向が見られたため、ハイパロゴムを金属板に固定するとともに、モノマーの塗布厚を大きくすることにより、ハイパロンゴムとポリ塩化ビニルの両方でシート状の積層物を得ることができた。ハイブリッド混合材料の試作試験においては、紫外線照射により混合材料が硬化していることが確認でき、ハイパロンゴムと自己修復性エラストマーから成るシート状の混合材料の作製に成功した。本試験の結果、いずれの材料においてもシート状のサンプルの作製が可能であることを確認することができた。