不活性ガス融解; 非分散赤外呼吸法によるMOX燃料のO/M分析法の開発

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上村 勝一郎; 檜山 敏明; 和田 勉; 篠原 修二*; 高橋 俊夫; 山本 純太

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MOX燃料の開発におけるO/Mの測定は、炉心燃料設計、燃料製造及び品質管理の観点から極めて重要である。しかし、プルトニウム燃料製造施設において従来から採用されている酸化重量法(約4hr/件)及び酸化還元重量法(約2日/件)は、測定に長時間を要しているため、製造工程に迅速なデータのフィードバックが出来ず工程管理に十分対応が出来ないのが現状である。そこで短時間でかつ高い分析精度を有する不活性ガス融解-非分散赤外吸収法による酸素対金属原子数比(以下「O/M」という。)分析装置を開発し、混合酸化物燃料(以下「MOX」という。)のO/M測定値を工程へ迅速にフィードバックするための分析方法を確立した。本方法の測定原理は、黒鉛るつぼに試料及び金属助燃剤を採取し、ヘリウムガス雰囲気中で試料を加熱融解した際に発生する酸素と黒鉛が反応し、生成する一酸化炭素を非分散赤外吸収検出器で定量することにより酸素含有率を求め、O/Mを算出する方法である。従来法との比較分析の結果、酸化重量法(MOX燃料中のPu含有率が5%以下)では、平均値(X)=2.0038、標凖偏差(N-1 )=0.00339、相対標準偏差(RSD)=0.170%に対し、本方法では、X=2.0041、N-1 =0.00375、RSD=0.1878%でありよく一致した値が得られた。また、Puを約30%含有するMOX燃料の繰り返し分析(n=8)の結果、X=1.9796、N-1 =0.00354、RSD=0.178%であり再現性良いデータが得られた。分析時間は、約10分/件である。

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