「常陽」MK-I炉心燃料(PPJX13)の照射後試験; 燃料要素の破壊試験

Postirradiation examination of JOYO MK-I core fuel PPJX13; Destructive examination of fuel elements

山内 勘; 桑島 幸雄; 滑川 卓志; 乾 俊彦; 近藤 優; 谷 安保; 薄井 啓二; 長井 修一朗

Yamanouchi, Sadamu; Kuwajima, Y.; Namekawa, Takashi; Inui, T.; Kondo, M.; Tani, Y.; Usui, Keiji; Nagai, Shuichiro

高速実験炉「常陽」MK-I炉心燃料PPJX13は、「常陽」50MW出力上昇試験より75MW第6サイクルまで炉心中心(000)で照射された後、昭和57年5月28日に炉外へ取出された。集合体の平均燃焼度は、約40,000MWD/MTMである。集合体内より5本の燃料ピンを選択し照射後試験を実施して燃料の照射挙動を把握し高速炉燃料の健全性及び燃料の設計の妥当性を確認した。照射後試験は、金相試験(燃料組織観察、被覆管組織観察)、被覆管硬さ測定、被覆管密度測定及び燃焼率測定を実施した。測定の結果は、次の通りである。(1)燃料組織では、約250mの中心空孔及び柱状晶領域が観察されその外側にはガスバブル領域、高密度化領域が形成されている。(2)燃料―被覆管ギャップ巾は、照射前の200mに対し20m89mであり、20mで一定となる傾向が認められた。燃料―被覆管化学的相互作用(FCCI)が認められ最大で約13mであった。(3)被覆管組織は、照射温度の高い側(ピン上部)で粒界及び双晶領域へ炭化物析出が多く認められた。被覆管硬さは、照射温度の低い側(ピン下部)で最も大きい値を示している。(4)被覆管密度変化は、S材・K材には認められないがR材に最大1.10%の密度変イヒが認められ被覆管スエリングが観察された。(5)燃焼率は、集合体内中心位置ピンの軸方向燃料部中心位置で、5.22atom%でありまた、ピンの軸方向燃焼率分布は実測値と計算値が一致している。

The JOYO MK-I core fuel subassembly PPJX13 was irradiated in JOYO MK-I core (location; 000) from 50 MW test through 75 MW 6th cycle. The average burnup was about 40,100 MWD/MTM. Five fuel pins was selected in the subassembly. Destructive examination items were metallographic examination (fuel and cladding), micro-hardness measurement, cladding density measurement and burnup measurement. The following results were obtained; (1) Central void of about 250Mm, columner grain region, equiaxed region (gas bubble region) and densified equiaxed region was formed by fuel restrusting. (2) Fuel and Cladding residual gap width were 20 m 89 m. Fuel-cladding chemical interaction was 13 m at the maximum cladding temperature. (3) Carbide precipitation along the grain boundary and twinning zone were observed at high temperature position in cladding. Cladding micro-hardness indicated high value at low temperature position. (4) The cladding density change of 1.10% were observed in R material. (5) Burnup measurement by Nd isotope analysis using mass spectrometer showed 5.22 atom % at the center position of the center fuel pin.