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Post Irradiation Examination for The FUGEN High Burn-up MOX Fuel Assembly (III) Final Report

「ふげん」照射用ガドリニア燃料集合体の照射後試験報告書(III)最終報告書

生澤 佳久; 菊池 圭一; 小澤 隆之; 中沢 博明; 磯崎 隆夫*; 長山 政博*

Ikusawa,Yoshihisa; Kikuchi,Keiichi; Ozawa, Takayuki; Nakazawa, Hiroaki; Isozaki,Takao*; Nagayama, Masahiro*

照射用ガドリニア燃料集合体E09は新型転換原型炉「ふげん」において、1990年6月から1997年1月まで照射された。E09燃料集合体はふげんで最も高い燃焼度に達した集合体で、ペレットピーク燃焼度は約48GWd/tであった。E09燃料集合体は2001年に日本原子力研究所東海研究所へ輸送されたのち照射後試験が2001年6月から開始され、2005年3月に全ての試験が終了した。照射後試験から得られたE09の主な照射挙動は以下のようなものである;・E09燃料集合体及び燃料要素の健全性を確認した。・ATR-MOX燃料被覆管の腐食挙動はLWR-UO2燃料被覆管と類似であった。・最大線出力45kW/m以上で中心空孔の形成が認められた。・ペレットリム部やPuスポット周辺で、高燃焼度LWR-UO2燃料で観察されるリム組織に類似した組織が観察された。・約48GWd/tまで照射されたMOXペレットの物性(ペレットスエリング、熱伝導度、融点、FPガス拡散)はLWR-UO2ペレットの物性と類似であった。本照射後試験結果は、軽水炉におけるプルサーマル燃料への活用も期待され、また解体核利用技術開発の一オプションである「CANDUオプション」へも反映する計画である。

The E09 fuel assembly was irradiated in the FUGEN from February 1990 to January 1997. The fuel assembly was the highest burn-up assembly in FUGEN and the pellet peak burn-up reached about 48 GWd/t. The E09 fuel assembly was transported to Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI) Tokai in 2001. Post Irradiation Examinations (PIE) were started in July 2001, and all PIE items were completed by March 2005. The irradiation behavior of E09 MOX fuel was evaluated from the result of PIE. The major results are as follows; The integrity of E09 fuel assembly and fuel rods was confirmed. The corrosion behavior of ATR MOX fuel cladding was similar to that of LWR-UO2 fuel cladding. The central void was observed in outer ring samples irradiated with the maximum linear power over 45kW/m. A porous fine structure, similar to the rim structure seen in LWR-UO$$_{2}$$ pellet, was observed in the circumferential region of MOX pellet and around the plutonium-rich spots. The MOX fuel properties irradiated up to ~48 GWd/t, which are pellet swelling, thermal conductivity, pellet melting temperature and diffusivity of fission gas, were similar to LWR-UO$$_{2}$$ fuel properties. These results will be used for CANDU-OPTION program, which is one of Russian surplus weapon plutonium disposition programs with AECL in Canada, and available for LWR plutonium recycle program in Japan.

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