超ウラン元素仕様高温音速弾性率測定装置及び円筒形試料成型機の製作及び性能試験

Design and installation of high-temperature ultrasonic measuring system and grinder for nuclear fuel containing trans-uranium elements

芹澤 弘幸  ; 菊地 啓修 ; 岩井 孝; 荒井 康夫; 黒澤 誠 ; 三村 英明; 阿部 治郎

Serizawa, Hiroyuki; Kikuchi, Hironobu; Iwai, Takashi; Arai, Yasuo; Kurosawa, Makoto; Mimura, Hideaki; Abe, Jiro

プルトニウム等超ウラン元素を含むセラミックス燃料及び合金燃料の高温における機械的性質に関する研究を実施するため、高温音速弾性率測定装置及び円筒形試料成型機並びに高温音速弾性率測定装置格納用グローブボックス(711-DGB)を製作した。セラミックス試料の加工を前提とした円筒形試料成型機は、大洗研究所燃料研究棟101号室既設のグローブボックス(142-D)内に設置した。高温音速弾性率測定装置は、超音波センサ,加熱装置,循環式冷却装置,空冷用エアーコンプレッサ,真空排気系及びガス供給系並びに制御用コンピュータから構成され、超音波のパルサ/レシーバー及びアンプは、制御用コンピューターに内蔵されている。グローブボックス内に敷設するため市販品を改造し、超ウラン元素化合物の使用を前提として、試料の小型化を検討するとともに安全機構を付加した。高温音速弾性率測定装置の最高使用温度は、1500Cである。装置本体及びグローブボックスは、それぞれ装置の性能及び安全性試験を実施した。

A high-temperature ultrasonic measuring system had been designed and installed in a glovebox (711-DGB) to study a mechanical property of nuclear fuel containing trans-uranium (TRU) elements. A figuration apparatus for the cylinder-type sample preparation had also been modified and installed in an established glovebox (142-D). The system consists of an ultrasonic probe, a heating furnace, cooling water-circulating system, a cooling air compressor, vacuum system, gas supplying system and control system. An A/D converter board and an pulsar/Receiver board for the measurement of wave velocity were installed in a personal computer. The apparatus was modified to install into the glovebox. Some safety functions were supplied to the control system. The shape and size of the sample was revised to minimize the amount of TRU elements for the use of the measurement. The maximum sample temperature is 1500 C. The performance of the installed apparatuses and the glovebox were confirmed through a series of tests.