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The High temperature gas cooled reactor fuel

高温ガス炉燃料

沢 和弘; 植田 祥平  ; 伊与久 達夫

Sawa, Kazuhiro; Ueta, Shohei; Iyoku, Tatsuo

本報では、ZrC被覆粒子を含む被覆燃料粒子の研究開発の現状を述べる。現在の高温ガス炉では、SiC層被覆のいわゆるTRISO型燃料を用いている。安全設計では、1次冷却材中への核分裂生成物放出量が制限値を超えないよう、被覆燃料粒子内に核分裂生成物を閉じ込めることが重要である。TRISO型被覆燃料粒子の挙動は、各種実験や原子炉運転経験により研究されてきた。これらのデータは、TRISO型被覆燃料粒子は、正しく製造されれば優れた性能を有することを示している。一方、SiCは高温化では分解し、製造時の$$beta$$-SiC層から$$alpha$$-SiC層への遷移温度は1600から2200$$^{circ}$$Cである。ZrCは遷移金属性の炭化物であり、高融点,熱化学的安定性を特徴とする。化学蒸着によるZrC被覆層について、製造過程,特性評価等の研究が進められてきた。

This paper provides present status of research and development for the coated fuel particle (CFPs) including the advanced ZrC-CFP. Current HTGR employs so-called TRISO-CFPs with SiC layer. In safety design of the HTGR fuels, it is important to retain fission products within CFPs so that their release to primary coolant does not exceed an acceptable level. The behavior of TRISO-CFPs has been investigated through experiments and reactor operation. These data show excellent performance of the TRISO-CFPs when they are correctly fabricated. On the other hand, the crystalline material comprising the SiC layer has a tendency to decompose at high temperature. The transition temperatures of beta-SiC (as-deposited) to alpha-SiC vary from 1600 to 2200$$^{circ}$$C. ZrC is one of the transition metal carbides which are characterized by the high melting point and the thermodynamic stability etc. The CFPs with CVD-ZrC coatings have been investigated including the fabrication processes and characterization techniques developments.

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