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加藤 正人; 沖 拓海; 渡部 雅; 廣岡 瞬; Vauchy, R.; 小澤 隆之; 上羽 智之; 生澤 佳久; 中村 博樹; 町田 昌彦
Journal of the American Ceramic Society, 107(5), p.2998 - 3011, 2024/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Materials Science, Ceramics)Herein, a science-based uranium and plutonium mixed oxide (MOX) property model (Sci-M Pro) is derived for determining properties of MOX fuel and analyzing their performance as functions of Pu content, minor-actinide content, oxygen-to-metal ratio, and temperature. The property model is constructed by evaluating the effect of phonons and electronic defects on heat capacity and thermal conductivity of MOX fuels. The effect of phonons was evaluated based on experimental datasets related to lattice parameter, thermal expansion, and sound speeds. Moreover, the effect of electronic defects was determined by analyzing oxygen-potential data based on defect chemistry. Furthermore, the model evaluated the effect of the Bredig transition on the thermal properties of MOX fuel by analyzing the irradiation test results. The derived property model is applied to the performance code to analyze fast reactor fuel pins.
川本 圭佑*; 落合 朝須美*; 岳田 彩花*; 中野 友里子*; 横尾 浩輝*; 沖 拓海*; 大貫 敏彦*; 小原 義之; 福山 賢仁; 宇都宮 聡*
no journal, ,
岡山県に位置する人形峠ウラン鉱山では、現在も坑水中にU, As, Raなどの有害元素が含まれている。坑水中の有害元素は、表流させることで濃度が減少していることが分かっているが、この自然浄化機構は明らかになっていない。本研究では、U, As, Raの収着が期待され、かつ人形峠坑水, 堆積物中に多く存在しているFe, Mn酸化物粒子に注目し、その生成過程, 表面特性, シリカコロイドとの凝集をナノスケールで明らかにすることで、人形峠における坑水の自然浄化機構を解明することを目的とした。価数同定にXAFS、坑水と堆積物の組成同定にICP-AES, MS, FIB, TEM、鉱物の同定にSEM, XRD、ゼータ電位, 粒径の時間変化にDLSを用いた。なお、DLSは坑水サンプルの酸化を最小限にするため現地で行った。地下水集水井において、溶存酸素量(DO)が低い地下坑水(DO=0.18mg/L)が地上に放出されることで、DOが増加し(DO=1.65mg/L)、即座に表面が正に帯びた粒子状ferrihydriteが生じて、坑水中のアニオン種であるAs, U分子を収着した。同時に負に帯電するシリカコロイドもferrihydrite上に付着し、ゼータ電位は徐々に減少して、1日後にはferrihydriteのゼータ電位はシリカコロイドのゼータ電位範囲内の-23mVになった。その後、吸着速度の遅いMn
が吸着し、わずかに溶けている酸素により吸着したMnの一部が酸化していた。また、このferrihydrite粒子はDOがさらに増加する下流地点(DO=3.09mg/L)にも流れ、沈殿している。上流地点とは異なり、下流地点ではMnの大部分が酸化され、Ra収着が期待される繊維状のbirnessiteとして凝集していた。本研究で人形峠ではferrihydrite+シリカコロイド凝集体中のFe, Mn酸化物が坑水中のU, As, Raの除去に関与していることが示唆された。
横尾 浩輝*; 川本 圭佑*; 沖 拓海*; 上原 基希*; 大貫 敏彦*; 小原 義之; 福山 賢仁; Hochella, M. F. Jr.*
no journal, ,
人形峠ウラン鉱山で確認されているAs等の自然浄化機構を解明するため、現地で採取した坑水・土壌サンプルを分析した。その結果、ferrihydrite-非晶質シリカ凝集体はAsを吸着すること、Mn酸化物にBa(Raの代替元素)の選択的収着能があることが分かり、自然浄化機構の重要な因子になっていることが示唆された。
沖 拓海; 加藤 正人; 生澤 佳久; 廣岡 瞬
no journal, ,
ブレディック転移を考慮した高温領域での熱伝導率を照射試験データに基づき検討するとともに、照射挙動について解析コードを用いて評価した。熱伝導率は、ブレディック転移を考慮することで、1500K付近から上昇し、2200K付近でピークを示した。この熱伝導率を用いて照射挙動を評価すると、低温から融点直下までの燃料中心温度は実測値を再現することを確認した。
加藤 正人; 廣岡 瞬; 渡部 雅; Vauchy, R.; 沖 拓海
no journal, ,
酸素ポテンシャル,拡散係数及び電気伝導率の実験結果について欠陥化学により評価し、得られた電子欠陥濃度から比熱と熱伝導率の寄与を評価した。MOXの比熱及び熱伝導率は、UO
及びPuOに比べて低温側から上昇することを示した。また、照射燃料温度を解析するための熱伝導率式を検討した。
沖 拓海; 加藤 正人; 生澤 佳久
no journal, ,
原子力機構では、将来の高速炉の燃料開発に向け、機構論燃料物性モデルに基づくMOX燃料照射挙動解析コードの開発を進めている。本研究では、ブレディッグ転移にプルトニウムやマイナーアクチノイド含有率の依存性を取り入れた新しいMOX熱伝導率モデルについて検討すると共に、常陽で照射されたMOX燃料の照射後試験結果ついて照射挙動解析コードを用いて評価した。この結果、この熱伝導率を用いて照射挙動を評価すると、低温から融点直下までの燃料中心温度に加え、組織変化も実測値を再現できる見通しが得られた。
