革新的高温ガス炉燃料としてのZrC被覆燃料粒子の製造及び検査技術開発

Development on fabrication and inspection techniques for the ZrC-coated fuel particle as an advanced high temperature gas cooled reactor fuel

植田 祥平   ; 相原 純 ; 安田 淳; 石橋 英春; 茂住 泰寛; 沢 和弘; 湊 和生 

Ueta, Shohei; Aihara, Jun; Yasuda, Atsushi; Ishibashi, Hideharu; Mozumi, Yasuhiro; Sawa, Kazuhiro; Minato, Kazuo

原子力機構では、従来の炭化ケイ素(SiC)被覆燃料粒子よりも耐熱性・化学的安定性等に優れると期待される炭化ジルコニウム(ZrC)被覆燃料粒子の製造技術及び検査技術の開発を進めている。先行研究から大型化した200gバッチ規模ZrC被覆実験装置を用いたZrC被覆実験を実施し、ZrC層物性と被覆温度,粒子装荷量との相関を取得することで、定比ZrC層の取得に成功した。また、ZrC被覆燃料粒子の品質を評価するうえで重要な、ZrC層厚さ,ZrC層密度,熱分解炭素(PyC)層前処理の検査技術を開発した。今後、装置大型化のため定比ZrC被覆条件データを拡充するとともに、検査精度を高度化し、超高温ガス炉(VHTR)等の革新的高温ガス炉用燃料としてZrC被覆燃料粒子の実用化に資する。

Japan Atomic Energy Agency (JAEA) is developing the zirconium carbide (ZrC) coated fuel particle which has better refractoriness and chemical stability than the conventional silicon carbide (SiC) coated fuel particle. In the present study, ZrC coating tests were carried out by the enlarged 200 g-scale ZrC coater comparing with the previous study. Finally, the stoichiometric ZrC layer was successfully fabricated by obtaining relationships between properties of ZrC, coating temperature and batch size through coating tests. In addition, not only inspection methods for coating thickness and density, but also treatment technique to remove pyrocarbon (PyC) layer were developed in order to evaluate the quality of the ZrC coated fuel particle. Present R&D will contribute to the practicability of the ZrC coated fuel particle as a fuel for the advanced high temperature gas cooled reactor such as the Very High Temperature Reactor (VHTR).