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Radionuclide release from mixed-oxide fuel under severe accident conditions

シビアアクシデント条件下におけるMOX燃料からの放射性物質放出

日高 昭秀  ; 工藤 保 ; 更田 豊志

Hidaka, Akihide; Kudo, Tamotsu; Fuketa, Toyoshi

VEGA計画では、プルサーマルのPSAや安全評価のための技術的基盤を提供することを目的とし、これまでデータがほとんど得られていないシビアアクシデント条件下のMOX燃料からの放射性物質放出挙動を調べた。実験ではATRふげんで照射されたMOX燃料を大気圧下で燃料の融点を超える3123Kまで昇温し、放射性物質の放出挙動を、$$gamma$$線計測,ICP-AES,$$alpha$$線計測により評価した。その結果、被ばく評価上、重要な核種であるセシウムがUO$$_{2}$$燃料よりも低温の1,000K前後から放出し始め、3,123Kでほぼ全放出となることが明らかになった。また、他の核種も含めた放出挙動について、UO$$_{2}$$燃料実験に基づくORNL-Boothモデルで評価した結果、2200K以下のCs放出は若干過小評価となるものの、ほぼ予測可能であることが明らかになった。U-235とPu-239の収率の差と、実験で得られた放出割合から予測されるUO$$_{2}$$燃料とMOX燃料からの放出量はほぼ同等であることから、原子炉のリスクに影響を与えるシビアアクシデント時のMOX燃料からの放射性物質放出挙動は、UO$$_{2}$$燃料の場合と比べてほとんど差が無いと考えられる。今後は、実験結果をもとに放出モデルを作成し、原研のソースターム解析コードTHALES-2に組み込んでソースタームへの影響を系統的に調べる。

The radionuclides release from MOX under severe accident conditions was investigated in the VEGA program to prepare the technical bases for safety evaluation including PSA for LWR using MOX. The MOX specimen irradiated at ATR Fugen was heated up to 3123K in He at 0.1MPa. The Cs release started at about 1000K and was enhanced below 2200K compared with that of UO$$_{2}$$. The possible reason is due to the formation of cracks connected to the high burn-up Pu spots. The total fractional releases were evaluated by alpha-ray, gamma-ray and ICP-AES and compared with the ORNL-Booth model. Although the model was prepared based on the tests with UO$$_{2}$$, the predictions are in reasonable agreement with the measurements. The VEGA test showed that the total releases from MOX are almost the same as those from UO$$_{2}$$ under extremely severe accident conditions. This indicates that the consequences of LWR using MOX are mostly equal to those using UO$$_{2}$$. The effect of difference between MOX and UO$$_{2}$$ on the consequences will be systematically investigated using the JAERI's source term code, THALES-2.

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