Short term irradiation test of fuel containing minor actinides using the experimental fast reactor Joyo

高速実験炉「常陽」におけるマイナーアクチニド含有燃料の短期照射試験

関根 隆 ; 曽我 知則 ; David, W.*; 小山 真一  ; 青山 卓史 

Sekine, Takashi; Soga, Tomonori; David, W.*; Koyama, Shinichi; Aoyama, Takafumi

原子力機構では、「常陽」においてMA-MOX燃料の照射試験(Am-1計画)を進めている。この計画の一環として、MK-III炉心の第3-1'及び3-2'cyにおいて2回の短期照射試験を実施した。今回の照射試験では、Amを約3. 5%含有したAm-MOX燃料要素と、Am及びNpをそれぞれ約2%含有したNp/Am-MOX燃料要素をそれぞれ3本照射した。第3-1'cyでは、燃料溶融の有無を確認するため、約430W/cmの高線出力密度で10分間保持する照射試験を実施し、試験終了後、Am-MOX燃料要素及びNp/Am-MOX燃料要素それぞれ1本を照射後試験のために取出し、残りの4本については第3-2'cyでさらに24時間の照射試験を行った。照射後試験で実施したNd法によるAm-MOX燃料の燃焼率に基づいて評価した線出力密度の最大値は44419W/cmである。この結果はHAFM法に基づく線出力密度の事前予測値と3%以内で一致し、目標とした線出力密度を達成したことを確認した。破壊試験の結果、燃料ペレットの溶融は見られず、また、中心空孔の形成等の組織変化挙動が進展していることが確認され、今後のMA-MOX燃料の設計評価に向けた貴重なデータを取得することができた。

MA-MOX irradiation program is being conducted to research early thermal behavior of MA-MOX fuel. Two irradiation tests were conducted as part of the short-term phase. Six prepared fuel pins included MOX fuel containing 3 % or 5 % americium, and MOX fuel containing 2 % americium and 2 % neptunium. The first test was conducted with high linear heat rates of approximately 444 W/cm maintained during only 10 minutes. The linear heat rates for each MA-MOX test fuel pin were calculated using Monte Carlo calculation code MCNP. The calculated fission rates which adjusted by a bias factor from a dosimetry were compared with the measured data based on the Nd-148 method. The maximum linear heat rate, which was evaluated with the Nd-148 method, was approximately 438 W/cm. The test results are expected to reduce uncertainties on the design margin in the thermal design for MA-MOX fuel.