低密度ペレット製造条件確立試験(10) 酸化破砕による乾式回収試験(2)

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川瀬 啓一 ; 遠藤 秀男; 山本 純太; 上村 勝一郎

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本法では、乾式回収試験(I)(「もんじゅ」内側炉心燃料ペレットの乾式回収試験)の結果をもとに、「もんじゅ」外側炉心燃料ペレット(Pu富化度約30%)の乾式回収条件の把握を行うことを目的として実施し、その結果をまとめた。実施した試験の結果から、Pu富化度約30%の「もんじゅ」外側炉心燃料ペレットでは、内側炉心燃料ペレット(Pu富化度約22%)の場合に空気中で500付近の3時間酸化によって起こった破砕は観察されず、空気中での酸化による結晶構造の変化による破砕は起こらないことが判明した。また、X線回折による結晶構造の分析においても、酸化による破砕の原因となる斜方晶(M3 O8-Z )相の析出は認められず、最も酸化された試料でも正方晶(M4 O9-Y )相までしか酸化されていなかった。さらに同一試料について酸化・還元を繰り返した試験を実施しても、破砕は認められなかった。しかし、金相観察の結果、酸化後のペレットにおいてクラックが多数観察されており、ペレット自体も脆くなっていた。これらの結果より、外側炉心燃料ペレットにおいては、空気中での酸化によって斜方晶を発生させ、結晶格子の歪を利用した細かい破砕は起こらないが、ペレットにクラックが入ることにより機械的な方法も併用すれば粉砕できる可能性があることが判明した。なお、このクラックの発生メカニズムについては今後検討してゆく必要がある。

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