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「もんじゅ」型燃料集合体(MFA-1)の照射挙動評価

Evaluation of lrradiation performance in Monju-type fuel subassembly (MFA-1)

堂野前 貴子; 勝山 幸三; 鵜飼 重治; 赤坂 尚昭; 山県 一郎; 金成 孝志; 大森 雄

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日米燃料材料共同開発計画の一環として、米国のFFTF炉で照射した「もんじゅ」型燃料集合体MFA-1の照射後試験を行った。MFA-1燃料集合体はPNC316の被覆管、ラッパ管、ワイヤ、及び85%低密度燃料ペレットで製造されており、ペレットピーク燃焼度は147.1GWd/t、最大高速中性子照射量は21.4$$times$$10の26乗n/mの2乗に達している。本集合体の照射後試験結果に基づき、燃料集合体、要素の照射挙動を評価した。得られた結果は以下の通りである。 (1)「もんじゅ」型燃料集合体の伸びやラッパ管の変形量は小さく、燃料要素の外径増加率は最大で約4%(サンドブラスト加工材を除く)であった。また顕著なバンドルーダクト相互作用も発生していないことを確認した。(2)製造途中で内面傷を削除するためサンドブラスト加工した被覆管では、通常のPNC316に較べて大きなスエリングが測定された。このサンドブラスト材でのスリング促進は通常のPNC316と比較して大きな残留応力と低い冷間加工度に起因していると考えられる。(3)被覆管とワイヤのスエリングは異なる温度依存性を示し、スエリングピーク温度は被覆管で495$$^{circ}C$$、ワイヤで475$$^{circ}C$$であることを確認した。一方ラッパ管については、スエリングの温度依存性を明確には評価できなかった。

The irradiation test of the Monju-type fuel subassembly, MEA-1, was conducted at FFTF as a Joint Research Program of Fuels and Materials between DOE and PNC. MFA-1 subassembly is consisted of cladding tube, wrapper tube, wrapping wire which are all made of PNC316, as well as 85% low density pellet. The pellet peak burnup and maximum fast neutron fluence reached 147.1GWd/t and 21.4$$times$$10$$^{26}$$n/m$$^{2}$$, respectively. Based on the results of Post-irradiation examination, Subassembly and fuel elements behaviors have been evaluated, and the following results were obtained. (1)The wrapper tube elongation and dilation are relatively small, and the fuel pin diameter changes were measured to be about 4% in maximum. The Bundle-Duct lnteraction (BDI) was confirmed not to be severe condition in Monju-type fuel assembly up to the fast neutron fluence of 21.4$$times$$10$$^{26}$$n/m$$^{2}$$. (2)In the claddings with the sand-brusted treatment to shave the flaw on the inner surface, the enhanced sweIling was measured, compared with PNC316 claddings manufactured by the usual process. lt is considered that this swelling enhancement in sand-brusted claddings attributed to relatively higher level of residual stress and lower cold-worked. (3)The deferent temperature dependency in swelling was evaluated for cladding and wrapping wire: the peak swelling temperature to be 495$$^{circ}$$C for cladding and 475$$^{circ}$$C for wrapping wire. 0n the contrary, the swelling-temperature dependency for wrapper tube was not able to be determined.

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