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The Effect of gadolinium content on the thermal conductivity of near-stoichiometric(U,Gd)O$$_{2}$$ solid solutions

化学量論的(U,Gd)O$$_{2}$$固溶体の熱伝導度に及ぼすガドリニウム濃度の効果

福島 奨; 大道 敏彦; 前多 厚; 渡辺 斉

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BWR用バーナブルポイゾンとして使用されているUO$$_{2}$$-GdO$$_{1}$$$$_{.}$$$$_{5}$$系燃料のうち、化学量論に近い(U,Gd)O$$_{2}$$(0~15モル%GdO$$_{1}$$$$_{.}$$$$_{5}$$含有)の熱伝導度をレーザフラッシュ法により700~2000Kで測定した。その結果、次のことが明らかになった。(1)熱伝導度はドリニウム濃度が増大するとともに次第に減少する。(2)熱伝導度の温度変化は約1600Kまでフォノン伝導の式:K=(A+BT)$$^{-}$$$$^{1}$$を満足する。(3)格子欠陥熱抵抗の測定値は、結晶格子中のU$$^{4}$$$$^{+}$$,U$$^{5}$$$$^{+}$$およびGd$$^{3}$$$$^{+}$$イオンをフォノン散乱の点欠陥と考えた格子欠陥モデルに基づいて計算した結果とよく一致する。(4)格子欠陥熱抵抗に及ぼす結晶格子の歪の効果は、質量の違いの効果に比べて大きい。(5)1600Kまでの熱伝導度は次式で一般に表される。K=K$$_{U}$$$$_{O}$$$$_{2}$$/(K$$_{U}$$$$_{O}$$$$_{2}$$・We+1)(K$$_{U}$$$$_{O}$$$$_{2}$$:UO$$_{2}$$の熱伝導度、We:(3)のモデルに基づく欠陥熱抵抗)

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分野:Materials Science, Multidisciplinary

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