Lattice thermal expansions of NpN, PuN and AmN

NpN, PuN及びAmNの結晶格子の熱膨張

高野 公秀 ; 赤堀 光雄; 荒井 康夫; 湊 和生 

Takano, Masahide; Akabori, Mitsuo; Arai, Yasuo; Minato, Kazuo

マイナーアクチノイド含有窒化物燃料の構成要素となるNpN, PuN及びAmNの格子定数を、高温X線回折装置を用いて室温から1478Kの範囲で測定し、線熱膨張を温度の関数として定めた。293Kから1273Kの平均線熱膨張係数は、NpN, PuN及びAmNについて、それぞれ8.78, 11.1及び11.210Kであった。線熱膨張係数と分解温度の関係を検証するため、遷移金属窒化物のTiN, ZrN, HfN、及びアクチノイド窒化物のUN, NpN, PuNについて、窒素1気圧下での分解温度の逆数に対して293K及び1273Kでの線熱膨張係数をプロットした結果、一部の例外を除きほぼ直線関係にあることがわかった。この関係がAmNにも成立すると仮定した場合、AmNの窒素1気圧下での分解温度は2700100K程度と予想される。

Lattice parameters of NpN, PuN and AmN were measured by a high-temperature X-ray diffraction method from room temperature to 1478 K maximally. Linear thermal expansions of these TRU nitrides were determined as a function of temperature. The average coefficients of linear thermal expansion from 293 to 1273 K were 8.78, 11.1 and 11.210K for NpN, PuN and AmN, respectively. The instantaneous coefficients of thermal expansion at 293 and 1273 K against the reciprocal decomposition temperatures under 1 atm of nitrogen showed the approximately linear relationship for TiN, ZrN, HfN, UN, NpN, PuN. The decomposition temperature of AmN under this condition was roughly predicted to be 2700100 K from the obtained relationship.