Pu再分布挙動評価手法の高度化

Modification of the evaluation model for Pu redistribution phenomena

石井 徹哉; 根本 潤一*; 浅賀 健男

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高速炉用ペレット型MOX燃料では、照射により、製造時とは異なるPu濃度分布が形成されるとのPu再分布挙動が生じうる。燃料内にPu濃度分布が形成されることは、燃料の熱的状態を考える上で大きな影響をもたらすものであることから、Pu再分布挙動を適切に評価可能な手法を開発する必要がある。そこで本検討では、1992年時に開発したPu再分布挙動評価用の簡易モデルを高度化することで、照射中の変化履歴も含めて、適切にPu再分布挙動を評価できる手法を構築することを試みた。以下には、その概要を記す。1)92時間に開発したPu再分布挙動評価用簡易モデルの高度化を行い、これをJNCにて開発し、改良を進めている燃料挙動解析コードCEDARに組み込むことで、Pu再分布挙動評価手法を構築した。2)構築したPu再分布挙動評価手法について、照射試験結果を用いた評価結果の較正を行った結果、概ね、3wt.%程度の幅で、照射が終了した時点の燃料中心部のPu濃度を再現できることを確認した。3)構築したPu再分布挙動評価手法により、燃料に生じうるPu再分布挙動の傾向について検討し、照射の初期段階は、ポア移動に伴う気相輸送によりPu濃度が変化し、以降は、燃焼に伴うU,Pu量の変化と固相輸送との競合が状態が継続されながら、Pu濃度が変化するとの考察が得られた。また、製造時の燃料組成のうちのO/M比は、Pu再分布挙動に対する影響が大きく、照射の初期段階のPu再分布挙動は、U-Pu相互拡散係数が有するO/M比依存性に強く支配されるかたちで生じるとの考察も得られた。

During the irradiation, the Pu redistribution phenomena would occur in the FBR MOX fuel pellets. The phenomena would considerably affect on the thermal properties of the fuels, therefore, it is need to establish the evaluation method for Pu redistribution phenomena. ln JNC, the efforts for development of the evaluation model for the phenomena had been continued and the simple evaluation model was constructed in 1992. In this work, the modification of the simple model developed in JNC has been done and the following results were obtained. (1)Based on the recent data of the MOX fuel irradiation tests, the evaluation model for Pu redistribution phenomena constructed in l992 is modified. And the model is included into the fuel performance analysis code "CEDAR". (2)To calibrate the modified CEDAR code, it is confirmed that the uncertainty in the Pu concentration evaluation for the center of the fuel pellet at EOL is about 3wt.%. (3)Based on the results of the evaluations using the modified CEDAR code, it is found that, in the early stage of the irradiation, the Pu redistribution is controlled by the vapor transportation mechanism via pores, and after that, the Pu redistribution is kept in progress due to the thermal diffusion mechanism with the change of the Pu concentration due to the degradation of U and Pu by fissions. And it is also found that the O/M ratio dependence of the U-Pu inter diffusion coefficients would affect on the Pu redistribution mechanisms, in especial, in the early stage of the irradiation.