Influences of the ZrC coating process and heat treatment on ZrC-coated kernels used as fuel in Pu-burner high temperature gas-cooled reactor in Japan

日本のPu燃焼高温ガス炉の燃料として使われるZrC被覆核に対するZrC被覆及び熱処理の影響

相原 純 ; 植田 祥平   ; 本田 真樹*; 水田 直紀 ; 後藤 実  ; 橘 幸男 ; 岡本 孝司*

Aihara, Jun; Ueta, Shohei; Honda, Masaki*; Mizuta, Naoki; Goto, Minoru; Tachibana, Yukio; Okamoto, Koji*

再処理Pu量低減のより安全な方法としてPu燃焼高温ガス炉の概念が提案されている。この炉の概念では、超高燃焼度と核拡散抵抗性のためにZrC被覆PuO-YSZ核をTRISO被覆した被覆燃料粒子が採用されている。PuO-YSZ核を模擬したCeO-YSZ核が製造された。CeはPuの模擬物質である。CeO-YSZ核はZrC被覆されてZrC被覆CeO-YSZ核となる。このZrC被覆CeO-YSZ核の微細構造は報告済みである。本報ではZrC被覆していないCeO-YSZ核の微細構造を報告した。ZrC被覆していないCeO-YSZ核の表面を含む領域ではZrが多い結晶粒とCeが多い結晶粒の両方が密に分布していた。一方、ZrC被覆したCeO-YSZ核においては、CeO-YSZ核の表面付近は多孔質であり、主にZrが多い結晶粒から成っていた。以上により、ZrC被覆中にCeO-YSZ核表面付近のCeが多い結晶粒は腐食され、Zrが多い結晶粒はほとんど腐食されなかったことが確認された。

The concept of a Pu-burner high temperature gas-cooled reactor (HTGR) has been proposed for purpose of more safely reducing amount of recovered Pu. This concept employs coated fuel particles (CFPs) with ZrC coated PuO-YSZ kernel and with tristructural (TRISO) coating for very high Pu burn-up and high nuclear proliferation resistance. In this report, we investigate the microstructure of the region that includes the surface of an as-fabricated CeO-YSZ kernel simulating PuO-YSZ kernel. We found both Zr-rich grains and Ce-rich grains to be densely distributed in that region including surface of CeO-YSZ kernel. On the other hand, it has been reported that there was a porous region near surface of the CeO-YSZ kernel of Batch I. This finding confirms that Ce-rich grains near surface of CeO-YSZ kernels coated with ZrC layers have been corroded during the deposition of the ZrC layer, whereas the Zr-rich grains were hardly affected.