MA含有低除染燃料の開発IV; 酸素ポテンシャルと相状態の評価

Development of low decontaminated MOX fuel containing MA IV; Oxygen potential and phase relation

加藤 正人   ; 森本 恭一 ; 木原 義之; 小笠原 誠洋*; 田村 哲也*; 宇野 弘樹*; 砂押 剛雄*

Kato, Masato; Morimoto, Kyoichi; Kihara, Yoshiyuki; Ogasawara, Masahiro*; Tamura, Tetsuya*; Uno, Hiroki*; Sunaoshi, Takeo*

サイクル機構では、先進リサイクルの燃料として均質なマイナーアクチナイドを含有したMOX燃料の開発を進めている。これまでに、Np及びAmを含有した燃料の焼結試験を行い、高均質な低O/M燃料を安定して得られる熱処理技術を開発した。本報告では、燃料製造及び燃料設計へ反映するために燃料の物性データを整備する目的で、MA含有MOX燃料の酸素ポテンシャルの測定と相状態の評価を行った。酸素ポテンシャルの測定は、(Npsub0.02Amsub0.02Pusub0.3Usub0.66)Osub2-Xについて気相平衡法で測定した。MA含有MOXの酸素ポテンシャルは、MAを含まないMOXの酸素ポテンシャルよりもわずかに高い。測定結果は、格子欠陥理論を用いて評価し、温度-O/M-酸素分圧の関係を表すモデル式が得られた。低O/Mに調製した試料の組織観察を行った結果、2つのfcc相への相分離が観察された。また、MA含有MOXの相分離温度は、MOXに比べ低いことがわかった。低除染燃料を模擬してNdを添加したMA含有MOXでは、O/Mを1.96より下げた場合、ペレット内にPu-Am-Nd酸化物が析出することがわかった。

Japan Nuclear Development Institute has developed homogeneous mixed oxide fuel containing minor actinide as a fuel of an advanced fast reactor. Study on the sintering behavior of the fuel was carried out and the heat treatment technique for preparing homogeneous low O/M fuel had been developed. In this report, oxygen potential was measured and phase relation was evaluated, which are needed essentially for developing the new type fuel.Oxygen potential of (Npsub0.02Amsub0.02Pusub0.3Usub0.66)Osub2-X was measured by gas equilibrium method as a function of temperature and O/M ratio. The MOX with MA has slightly higher oxygen potential as compared with that of MOX without MA. And the model of oxygen potential was derived from the measurement results based on lattice defect theory.In samples with low O/M ratio, two fcc phases were observed at room temperature. The temperature of the phase separation was measured and it is observed that the addition of MA have the effect to be decreased the phase separation temperature. In the MOX containing MA and Nd simulated a low decontaminated fuel, the Pu-Am-Nd oxides were precipitated by decreasing O/M ratio in less than 1.96.