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高速炉用混合酸化物燃料の溶融限界線出力評価 - 「常陽」PTM-2試験に関する照射後試験技術開発と試験結果の評価 -

Power-to-melt evaluation of fresh mixed-oxide fast reactor fuel; Technicall improvements of the post-irradiation-experiment and the evaluation of the results for the power-to-melt test FTM-2 in "JOYO"

山本 一也 ; 櫛田 尚也 ; 小泉 敦裕

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「常陽」における燃料溶融限界線出力試験(PTM: Power-To-Melt試験)であるPTM-2試験に供せられた試験体B5D-2の試験燃料ピン24本について、燃料溶融限界線出力評価に資するために照射後燃料の試験方法を確立し、その試験結果の妥当性評価を実施した。本研究により、以下の結果が得られた。・試験によって確認されたB5D-2の線出力ピーク部位における最大燃料溶融割合は10.7%で、「常陽」PTM試験の最大燃料溶融割合制限値20%の約半分であった。線出力ピーク部位以外の部位において最大の燃料溶融割合が認められ、11.8%に達していたが、これは溶融燃料が移動し、二次溶融が発生したものと考えられる。・PTM試験評価において決め手となる燃料溶融境界の判定は、基本的に金相組織観察によって可能であるが、金相組織だけでは判別の困難なケースでは、X線マイクロアナライザーによるPu分布分析を組合せて評価することが非常に有効である。・燃料溶融境界における線出力値に与える燃料ペレット密度の効果は過去の報告よりも大きいことが示唆されたが、燃料ペレット-被覆管ギャップやO/M比の依存性については明確には認められなかった。さらに、被覆管内面温度の影響やタグガスの影響についても本試験では認められなかった。

The second Power-To-Melt (PTM) test, PTM-2, was performed in the experimental fast reactor "JOYO". AIl of the twenty-four fuel pins of the irradiation vehicle, B5D-2, for the PTM-2 test, were provided for post-irradiation-experiment (PIE) to evaluate the PTM values. ln this study, the PIE technique for PTM test was established and the PTM results were evaluated. The findings are as follows: (1) The maximum fuel-melting ratio on the transverse section was 10.7%, and was within the limit of fuel-melting in this PTM test enough. Unexpected fuel-melting amount to a ratio of 11.8% was found at $$sim$$24 mm below the peak power elevation in a test fuel pin, lt is possible that this arose from secondary fuel-melting. (2) Combination of metallographical observation with X-ray microanalysis of plutonium distribution was very effective for the identification of once-molten fuel zone. (3) The PTM evaluation suggested that dependence of the PTM on the fuel pellet density was stronger than that of previous foreign PTM tests, while the dependence on the pellet-cladding gap and the oxygen-to-metal ratio was indistinctly. The dependence on the cladding temperature and the fill gas composition was not shown as well.

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