ステアリン酸亜鉛の熱分解特性評価モデルの検討

Investigation of a model to evaluate the pyrolysis properties of zinc stearate

阿部 仁 ; 田代 信介 ; 三好 慶典

Abe, Hitoshi; Tashiro, Shinsuke; Miyoshi, Yoshinori

施設の安全性を総合的に確認するためには、万が一臨界事故が発生したと仮定した場合の環境影響を定量的に評価することが重要であり、そのためには事故時の印加反応度や反応度添加速度を現実的に模擬し総核分裂数や出力の時間履歴等を解析・評価するための基礎データ及び手法の整備が必要である。計画されているMOX燃料加工施設のMOX粉末調整工程では、密度調整等のためにMOX粉末に対してステアリン酸亜鉛が添加される。ステアリン酸亜鉛は中性子減速効果を有するため、誤操作等によって過剰に添加された場合には、MOX燃料の臨界特性に影響を与える可能性がある。ステアリン酸亜鉛の過剰添加によって、万が一、臨界事象が引き起こされた場合には、ステアリン酸亜鉛は、加熱されて融解や熱分解等の物理・化学的変化を受ける。これらの変化はMOX燃料の核的な動特性に対して影響を及ぼす。また、熱分解によるステアリン酸亜鉛の消費は、臨界事象の停止機構の一つとなりえるものと考えられる。本報では幾つかの熱分析装置を用いてステアリン酸亜鉛の吸発熱特性データ及び熱分解ガス発生特性データを取得するとともに、これらを適用した事故時のステアリン酸亜鉛の熱分解特性評価モデルの検討を行った。

In MOX fuel fabrication facility, zinc stearate will be added into the MOX powder as addition material. If the material is added in large excess by miss operation, criticality characteristics of the MOX fuel would be influenced because it has neutron moderation effect. If criticality condition should be induced by the excess addition, physical variations, such as melting and pyrolysis of the material, must be caused by the fission energy and dynamic characteristics of the MOX fuel must be affected. To contribute quantitative evaluation of the dynamic characteristics, thermal properties data such as exo/endothermic calorific values, reaction rates, etc. with the respective physical variations and release behavior of pyrolysis gas were measured. It was found the exo/endothermic behavior with rinsing temperature of the material could be divided into six regions and rapid pressure rise caused by the pyrolysis reaction over about 400 C. Furthermore, on the basis of the results, evaluation model for the thermal properties under the criticality condition was also investigated.