革新的高温ガス炉燃料用ZrC被覆層のTEMSTEM観察

TEM/STEM observation of ZrC coating layer for the advanced high temperature gas-cooled reactor fuel

相原 純 ; 植田 祥平   ; 安田 淳; 石橋 英春; 沢 和弘; 本橋 嘉信*

Aihara, Jun; Ueta, Shohei; Yasuda, Atsushi; Ishibashi, Hideharu; Sawa, Kazuhiro; Motohashi, Yoshinobu*

日本原子力研究開発機構(JAEA)は革新的高温ガス炉のためのZrC被覆燃料粒子の開発を行っている。ZrC被覆層は臭素過程でJAEAで製造されている。本研究では製造開始から2年目のZrC被覆層の微細構造について報告する。1年目については昨年報告した。低温で蒸着したZrC層は高温で蒸着したものよりも遊離炭素が少なかった。遊離炭素が少ないZrC層においてはZrC結晶粒は柱状で、昨年度報告したものとは異なる配向性を持っていた。ZrCの定比性に加えて、PyC/ZrC境界の構造も蒸着温度に依存した。高温で蒸着したZrC層においてはPyC/ZrC境界で繊維状の炭素が観察された一方で、低温で蒸着したZrC層には観察されなかった。

Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has started to study and develop ZrC coated fuel particles for advanced high temperature gas cooled reactors. The ZrC coating layers were fabricated with bromide process at JAEA. We report in this study the microstructures of the ZrC coating layers deposited in the second year of the project. We already reported the microstructure of the one deposited in the first year of the project last year. The ZrC coating layer deposited at lower temperatures contains less free carbons. The crystal grains of ZrC were columner in shape and oriented in the region containing less free carbons. The orientation was different from the one reported in the last year. In addition to the stoichiometry of the ZrC layer, the microstructure of PyC/ZrC boundary also depended on the deposition temperature. The fibrous carbon structure is observed at PyC/ZrC boundary when the ZrC layer is deposited at higher temperature but not when ZrC layer is deposited at lower temperature.