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振動充填燃料開発に関するスイスPSI・オランダNRGとの共同研究成果報告書,2; 照射試験及び照射後試験(共同研究)

Report of the collaboration project for research and development of sphere-pac fuel among JNC-PSI-NRG, 2; Irradiation tests and post irradiation examinations (Joint research)

中村 雅弘; 小澤 隆之; 森平 正之; 木原 義之

Nakamura, Masahiro; Ozawa, Takayuki; Morihira, Masayuki; Kihara, Yoshiyuki

核燃料サイクル開発機構(現、日本原子力研究開発機構)では、動力炉・核燃料開発事業団時代の1996(平成8)年より2005(平成17)年まで、スイスPSI(Paul Scherrer Institut)及びオランダのNRG(Nuclear Research and Consultancy Group)との間で「振動充填燃料開発に関する共同研究」を実施した。これは、スフェアパック燃料(球状粒子充填燃料)について、ペレット燃料,バイパック燃料(非球形粒子充填燃料)とともに、オランダのHFR(High Flux Reactor)において比較照射を行う共同研究プロジェクトである。5%Np-MOXスフェアパック燃料を含む合計16セグメント(燃料ピン8本)の照射試験の結果、燃料の破損は発生しなかった。スフェアパック燃料の組織変化は、照射初期に急速に進み、48時間の定常照射により、中心空孔の形成はほぼ完了していた。溶融限界線出力試験の結果、HFRの条件下におけるスフェアパック燃料の溶融限界線出力は60kW/m、ペレット燃料の溶融限界線出力は73kW/mと評価した。バイパック燃料及びNp含有MOXスフェアパック燃料の照射挙動は、MOXスフェアパック燃料と大きな差違は見られなかった。しかしながら、組織変化試験におけるNp含有MOXスフェアパック燃料の中心空孔径はMOXスフェアパック燃料のそれよりも大きく、Np含有MOX燃料はMOX燃料と比較して熱伝導度が小さいことが考えられる。

The collaboration project concerning sphere-pac fuel among JNC (Japan Nuclear Cycle Development Institute, now Japan Atomic Energy Agency), Swiss PSI (Paul Scherrer Institut) and Dutch NRG (Nuclear Research and Consultancy Group) was performed from 1996 till 2005. The target of this project is comparative irradiation tests of sphere-pac fuel in the HFR (High Flux Reactor) in Petten in the Netherlands with pellet fuel and vipac fuel. Total 16 fuel segments (8 pins) containing 5%Np-MOX sphere-pac segments were irradiated. No fuel failure was occurred. Restructuring of sphere-pac fuel was quickly progressed in early stage of irradiation, and formation of the central hole was almost completed within 48 hours steady state irradiation. According to the results of the power-to-melt test, the power to melt linear heat rates were estimated as 60kW/m for the sphere-pac fuel and as 73kW/m for the pellet fuel under HFR irradiation conditions. Irradiation behaviors of the vipac fuel and Np-MOX sphere-pac fuel were basically similar to that of the MOX sphere-pac fuel. However, the central hole of the Np-MOX sphere-pac fuel was larger than that of MOX sphere-pac fuel in the restructuring test. It suggests that the thermal conductivity of Np-MOX fuel is smaller than that of MOX fuel.

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