FBR高燃焼度燃料のFP挙動とO/M比評価; 先行基礎工学分野に関する平成7年度報告書

Evaluation of FP behavior and O/M ratio in FBR fuel irradiated to high burnup

佐藤 勇; 山本 一也 ; 梶谷 幹男

Sato, Isamu; Yamamoto, Kazuya; Kajitani, Yukio

燃料のO/M比は燃料物性全般に影響するが,特に高燃焼度における物性の変化を予測するために高燃焼度照射済み燃料ピン内のO/M比径方向分布を評価することが重要である。そこで,本研究ではFBR燃料内のO/M比径方向分布を測定評価した。測定試料は「常陽」で照射された燃料で最も燃焼度が高い燃料(約13at%)である。本研究では燃料径方向のO/M比分布を得るため,Moの酸化還元法を利用した間接法を用いた。この方法は燃料内に核分裂生成物として存在するMoの酸化還元状態を測定して燃料内の酸素ポテンシャルを決定する方法である。燃料内の温度分布とMo分布の測定結果から燃料内の酸素ポテンシャル分布を算出した。この酸素ポテンシャル分布からCatlowの理論をもとにO/M比の径方向分布を評価した。測定から得られたO/M比分布と燃料内の酸素の移動を説明するAitkenモデルから得られたものとを比較した。その結果,高燃焼度燃料内の酸素移動機構はAitkenモデルが提案している機構と異なる可能性があり,このモデルの酸素の熱拡散の輸送熱の部分に燃焼度効果を考慮するなど修正が必要であることを示した。

The O/M ratio of fuel is related with most of fuel properties, especially it is important to evaluate radial O/M ratio distribution of fuel irradiated to high burnup in order to predict change of the properties. In this work, the radial O/M ratio distribution of irradiated FBR fuels was measured and evaluated. The fuels are irradiated in "JOYO", which were irradiated to the highest burnup(ca. 13at%). In this study, an indirect method, REDOX of Mo was used to obtain radial O/M ratio distribution, in which oxygen potential in fuel was determined by measuring oxidation and reduction states of Mo existing as a fission product (FP) in fuel. Oxygen potential distribution in fuel was determined from temperature profile and measured Mo distribution in fuel. O/M ratio distribution in fuel was evaluated from the oxygen potential, based on Catlow theory. The obtained O/M ratio distribution in fuel was compared with one calculated using Aitken model, which explains oxygen migration in fuel. Consequently, it was shown that the oxygen migration mechanism in high burnup fuel might differ from one suggested by Aitken and it might be necessary to take into consideration the effect of burnup on heat oftransport in oxygen thermal diffusion.