プルトニウムとアメリシウムの径方向再分布コードの開発

Development of plutonium and americium redistribution code

佐藤 隆彦

Sato, Takahiko

高速炉燃料では、照射中における急激な径方向温度勾配による燃料組織変化とともに、Pu, Am等の濃度が中心空孔近傍で上昇する「再分布」挙動が観察される。Puの再分布の機構として、固相内の熱拡散による元素の移動と、気孔が中心部へ向かって移動する際の蒸発凝固機構による移動が考えられている。「常陽」で実施した照射試験結果から、AmについてもPuと同様の機構により再分布するものと考えられるため、PuとAmの再分布挙動は同じ機構に基づくものとして両者の再分布モデルの開発を行った。ここで開発したモデルの検証として、常陽で照射を行ったB型特殊燃料集合体特殊燃料要素のペレット(初期Am含有率0.9wt%)のSXMA測定による試料横断面の元素分布と計算結果の比較を行った。比較の結果、Pu, Am濃度とも今回開発したモデルは実測値とほぼ一致する計算結果を与えることを確認した。

In the MOX fuels irradiated in FBR, the enhanced concentration of plutonium and americium together with fuel restructuring caused by the steep temperature gradient in the radial direction is observed around the central void. The atoms transport caused by thermal diffusion and the pore migration toward the pellet center due to evaporation-condensation is considered as Pu redistribution mechanism. Since the redistribution mechanism for Am is expected to be similar to that for Pu, assuming that their redistribution would be caused by the similar mechanism, we developed the redistribution model for Pu and Am. In order to verify the redistribution model for Pu and Am, the computed radial distribution of Pu and Am concentration was compared with the results of SXMA measurements for MOX fuels, of which initial Am concentration was 0.9 wt%, irradiation in JOYO. As a result, it was confirmed that the computed radial distribution of Pu and Am would be in good agreement with the observed one.