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Irradiation behavior of rock-like oxide fuels

岩石型燃料の照射挙動

山下 利之; 蔵本 賢一; 白数 訓子; 中野 佳洋; 秋江 拓志; 長島 久雄; 木村 康彦; 大道 敏彦*

Yamashita, Toshiyuki; Kuramoto, Kenichi; Shirasu, Noriko; Nakano, Yoshihiro; Akie, Hiroshi; Nagashima, Hisao; Kimura, Yasuhiko; Omichi, Toshihiko*

岩石型燃料の照射安定性を調べるために、2回の照射試験を実施した。最初の試験ではディスク型燃料を、2回目はペレット型燃料を用いた。スエリング,ガス放出率及び相変化を、パンクチャー試験,被覆管外径測定並びに金相試験により調べた。イットリア安定化ジルコニア(YSZ)単相型燃料は、低いガス放出率(3%以下)、無視しうるスエリング及び組織変化など、優れた照射挙動を示した。粒子分散型燃料は、粉末混合型燃料と比べ、スエリングは小さいが高いガス放出率を示した。本照射試験において、スピネルの分解と引き続く組織変化が初めて観察され、これは1700K以上で発生すると考えられる。スピネルマトリクス燃料のガス放出率は、燃料最高温度を1700K以下にすることで、コランダム型燃料と同等までに低減できると考えられる。スピネルマトリクスの照射損傷領域は、YSZ球表面に限定されていることがわかった。

Two irradiation tests on the rock-like oxide (ROX) fuels, small disk-shape fuel targets and pellet-type fuels, were performed in order to clarify in-pile irradiation stabilities. Swelling, fractional fission gas release (FGR) and phase change were examined by puncture test, profilometry and ceramography. YSZ single-phase fuel showed an excellent irradiation behavior, ie. low fission gas release (less than 3%), negligible swelling and no appreciable restructuring. The particle dispersed fuels showed lower swelling and higher fission gas release than those of mechanically blended fuels. Spinel decomposition and subsequence restructuring in the spinel matrix fuels was observed for the first time in the present investigation. It would be possible to reduce the FGR of the spinel matrix fuels, if the maximum fuels temperature is limited below 1700 K where neither spinel decomposition nor restructuring was observed. Damaged area of spinel matrix due to fission fragment irradiation seemed to be confined to thin layers around the surface of YSZ particles.

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