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革新的高温ガス炉燃料・黒鉛に関する技術開発計画(受託研究)

Research and development plan for advanced high temperature gas cooled reactor fuels and graphite components (Contract research)

沢 和弘; 植田 祥平; 柴田 大受; 角田 淳弥; 大橋 準平; 栃尾 大輔

Sawa, Kazuhiro; Ueta, Shohei; Shibata, Taiju; Sumita, Junya; Ohashi, Jumpei; Tochio, Daisuke

第四世代(GEN-IV)原子炉システムの有力な候補となっている超高温ガス炉(VHTR)では、燃料は15$$sim$$20%FIMA,高速中性子照射量6$$times$$10$$^{25}$$m$$^{-2}$$(E$$>$$0.1MeV)においても健全性を保つ必要があるが、従来のSiC被覆燃料粒子では、このような厳しい条件下で健全性を保ったデータはない。原研で開発してきたZrC被覆燃料粒子は、SiC被覆燃料粒子よりも高温かつ高燃焼度下で健全性を維持できると期待されている。原研では、(1)従来よりも大型の被覆装置によるZrC蒸着技術の開発,(2)ZrC検査技術の開発,(3)ZrC被覆層の照射試験及び照射後試験を開始する。また、反応度投入試験を実施して被覆燃料粒子の破損機構を把握し、反応度事故時の燃料温度制限の緩和を目指す。VHTRでは、炉心の黒鉛構造物も高い中性子照射条件下で健全性を維持しなくてはならない。そこで、黒鉛構造物の超音波伝播特性や微小硬度計による圧子の押込み特性により、黒鉛構造物の機械的特性を非破壊的に評価できる技術を開発する。本報は、文部科学省からの受託研究として2004年11月から開始したこれらの研究開発の計画と2004年度の成果についてまとめたものである。

The Very-High-Temperature Reactor (VHTR) is one of the strong candidates for the Generation IV Nuclear Energy System. JAERI has developed Zirconium carbide (ZrC)-coated fuel particle and ZrC coating layer is expected to maintain its intactness under higher temperature and burn-up comparing conventional SiC-coating layer. JAERI carries out (1) ZrC-coating process development by large-scale coater, (2) inspection method development and (3) irradiation test and post irradiation experiment of ZrC coated particles. Also, JAERI carries out reactivity insertion tests to clarify the coating failure mechanism and tries to increase allowable temperature limit in case of reactivity insertion accident. Furthermore, JAERI develops non-destructive evaluation methods for mechanical properties of graphite components by ultrasonic testing and micro-indentation technique. This report describes these research and development plan and results of FY 2004 as a MEXT contact research.

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