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Modeling and simulation of thermophysical properties of minor actinides-containing oxide fuels

マイナーアクチニド含有酸化物燃料熱物性のモデリング及びシミュレーション

片山 将仁*; 安達 淳*; 黒崎 健*; 宇埜 正美*; 三輪 周平; 逢坂 正彦; 田中 健哉; 山中 伸介*

Katayama, Masahito*; Adachi, Jun*; Kurosaki, Ken*; Uno, Masayoshi*; Miwa, Shuhei; Osaka, Masahiko; Tanaka, Kenya; Yamanaka, Shinsuke*

マイナーアクチニド(MA)を0-15%含有する混合酸化物(MOX)燃料(U$$_{0.7-x}$$Pu$$_{0.3}$$MA$$_{x}$$)O$$_{2}$$(x=0, 0.016, 0.03, 0.05, 0.1, 0.15)の分子動力学計算を実施し、格子定数,熱容量及び熱伝導度を評価した。熱伝導度の計算値は、計算した温度・MA組成範囲においてほぼ一定であったことから、15%までのMA添加においてはMOX燃料の熱伝導度はその影響をほとんど受けないことが示された。本研究により、本手法はMA含有MOX燃料の熱物性予測評価に有効であることがわかった。

The molecular dynamics (MD) calculation was performed on minor actinides (MA)-containing mixed oxide (MOX) fuels, (U$$_{0.7-x}$$Pu$$_{0.3}$$MA$$_{x}$$)O$$_{2}$$ (x = 0, 0.016, 0.03, 0.05, 0.1, 0.15), and the lattice parameter, heat capacity and thermal conductivity were evaluated. The calculated thermal conductivity data are comparable in (U$$_{0.7-x}$$Pu$$_{0.3}$$MA$$_{x}$$)O$$_{2}$$ at any temperature and any x value, indicating that the thermal conductivity of MA-containing MOX fuels is scarcely influenced by adding MA up to 15 %. The present study shows that the MD calculation can be usefully applied to determine the thermophysical properties of MA-containing MOX fuels.

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