高速炉用炭・窒化物燃料の照射後試験 - 燃料ピンの非破壊試験結果 -

Post irradiation examination of (U,Pu) C and (U,Pu) N fuel for fast reactor; Non-destructive examination result of the fuel pin

勝山 幸三 ; 永峯 剛; 前田 宏治  ; 松元 愼一郎

not registered; not registered; not registered; Matsumoto, Shinichiro

日本国内初の高速炉(実験炉「常陽」)を用いたウラン・プルトニウム混合炭・窒化物燃料(以下 炭・窒化物燃料)の照射試験は、高速炉における照射挙動及び燃料ピンの健全性を確認し、新型燃料の評価に資するために実施した。本研究では炭化物燃料ピン1本、窒化物燃料ピン2本を最大燃焼度約40GWd/tまで照射した。炭・窒化物燃料の非破壊照射後試験は大洗工学センター照射燃料集合体試験施設において平成11年10月から開始し、平成12年3月に終了した。本報告書は炭・窒化物燃料の非破壊照射後試験結果について報告するものである。主な結果を以下に示す。(1)照射後非破壊試験結果から炭・窒化物燃料ピンの健全性を確認した。(2)炭・窒化物燃料のスタック伸び率は、高速炉用MOX燃料のそれよりも大きく、これは燃料スエリング挙動の違いに起因している現象と予測される。(3)炭・窒化物燃料のスタック部の線強度分布に特異な挙動は確認されなかった。窒化物燃料では下部熱遮蔽ペレット部及び燃料ペレット外周部へのCs137の移動挙動に差異が認められた。炭化物燃料では明確なCs137の移動は確認されなかった。(4)燃料ピン寸法測定から直径ギャップ幅の小さい炭化物燃料及び窒化物燃料ではスタック部にFCMIに起因すると予測される50m前後の外径増加が確認された。一方、直径ギャップ幅の大きい窒化物燃料ではペレットのリロケーションに伴うと予測される比較的顕著なオーバリティが観察された。(5)窒化物燃料のFPガス放出率は3.3%と5.2%を示し、高速炉用MOX燃料と比較すると低い値であった。

In order to evaluate irradiation behavior of(U, Pu) C and (U, Pu) N fuel using fast reactor, (U, Pu) C and (U, Pu) N fuel pins were irradiated in JOYO for the fist time in Japan. In this study, one (U, Pu) C fuel pin and two (U, Pu) N fuel pins were irradiated to maximum burn up about 40GWd/t. Post irradiation examination of (U, Pu) C and (U, Pu) N fuel pins started in Fuel Monitoring Facility (FMF) at JNC from October 1999, and it ended in March, 2000. The results of non-destructive post irradiation examination reported in this document. Main results are shown in the following. (1)The soundness of all (U,Pu) C and (U,Pu) N fuel pins were confirmed from the non-destructive examination result. (2)The fuel stack elongation of (U,Pu) C and (U,Pu) N is bigger than it of the MOX fuel for fast reactor. (3)The singular behavior from the gamma ray scanning measurement in the stack area was not confirmed. The migration of Cs137 to lower insulator pellet and outside of the pellet was confirmed in (U,Pu) N B9NO2 pin. In (U,Pu) C fuel, the migration of Cs137 was not confirmed. (4)In (U,Pu) C B9CO1 pin and (U,Pu) N B9NO2 pin in which the gap width was small, diameter of cladding increase around 50 m in the stack area which originates for FCMI was confirmed. In (U,Pu) N B9NO1 pin in which the gap width was wide, the ovality which originates from the relocation of the pellet was confirmed. (5)Fission gas release rate of (U,Pu) N were 3.3% and 5.2%, and the low value compared to the MOX fuel was shown.