乾式リサイクルシステム酸化物燃料の品質評価

Study of the quality of vipac oxide fuel obtained by pyro-processing

掛樋 勲; 河野 秀作

Kakehi, Isao; not registered

本研究は、乾式再処理-振動充填燃料の乾式リサイクルシステム構築研究に資するため、酸化物電解処理技術で得られたUO2顆粒を用いた振動充填実験を行って、充填密度等の燃料品質とその向上性についての評価を行ったものである。酸化物電解処理技術は、燃料酸化物が焼結体の形態で電極に析出する方法である。この焼結体となっている電極析出物を破砕することによって、振動充填燃料となる顆粒を作る。この電解処理方法はFP分離にも適用できて再処理と顆粒製造を同時にできる。これは、ロシア原子炉科学研究所RIARで開発中のもので、国内においても新しいFBR燃料リサイクル技術のひとつとして、評価研究が進められている。従来、振動充填燃料は、球形顆粒を作って充填密度を上げることを考えている。本研究対象としている電解による顆粒は電解析出物を破砕して顆粒とするため、顆粒製法は簡単であるが、形状が角張った非球形顆粒である。そのため、本研究ではこの電解による顆粒の充填密度と振動充填メカニズム(決定因子)との相関性をできるだけ明らかにするように努めている。また、酸化物電解処理技術で得られたUO2顆粒を用いた振動充填実験は、国内初めての実験成果である(実験は東芝に委託して行った)。UO2顆粒振動充填燃料のほぼ均一な顆粒分布性状と75%の振動充填密度を得た。軸方向充填密度のバラツキのため、期待される充填密度は達成できなかったが、振動充填メカニズム及び充填密度向上のための知見を多々得た。この知見に基づく充填方法の改良により、80%以上の振動充填密度(軸方向平均)の達成ができると考える。

This report describes accomplishment of the study on the quality of vipac (vibro-packed) oxide fuel obtained by pyrochemical processing (molten salt electrolytic processing). This study is intended to contribute to the design study of the pyro-reprocessing-vipac fuel recycling system of oxide fuel. In this study, vibro-packing experiment has been conducted using granular U0 obtained by molten salt electrolytic processing (cold experiment). The oxide pyro process developed by Research lnstitute of Atomic Reactors (RIAR) is the method in which the sintered oxide is electrically deposited on the cathode at approximately 600C. 0xide granules for vipac fuel are obtained by crushing the oxide deposited on the cathode. This process is also developed as recycle process because it is capable of FP separation. Also in Japan, this process is studied as one of the new FBR fuel recycling systems. ln this study, we made an effort to clarify the mechanisms of vibro-packing of the electrically obtained granules, which influence on the effective parameters of vibro-packing density and fuel particles size distribution in the fuel cladding in case of non-sphere particles of the granules. As a result of the study, smear density of 75% and almost uniform distribution of U0 particles have been taken in the experiment, and much knowledge for the improvement of the vibro-packing quality has been found. And the possibility of the smear density over 80% and the uniform distribution of U0 particles has been suggested in this study.