燃料におけるPu, Amの拡散挙動

Diffusion behavior of Pu and Am in fuel

佐藤 勇; 田中 康介  ; 田中 健哉

Sato, Isamu; Tanaka, Kosuke; Tanaka, Kenya

Am-MOX燃料ペレットとUO燃料ペレットを接触させることで、両燃料間での元素移動を誘発させ、その分布を機器分析にて分析し、拡散係数を評価した。加熱温度は1650C、加熱時間は4.5時間とし、雰囲気はAr雰囲気とした。AmがUO燃料に移行している状況を観察することができた。この濃度分布から簡易的にPuとAmのUO内での拡散係数を見積もったところ、4から610m/secとなった。一方で、分子動力学法を用いて、平均二乗変位の統計処理を行うことでトレーサー拡散係数の評価を試みたところ、2000K(1727C、加熱試験温度の近傍)付近の予測値は10m/sec程度となった。これは、Matzkeの文献値をもとにした相互拡散係数の評価値に近いことがわかり、分子動力学法での拡散係数の可能性を示す結果となった。また、実験値と計算値の差異は、粒界の影響が大きかったものと考えられる。

The diffusion coefficients of Pu and Am in UO fuel have been evaluated by use of a diffusion couple, in which a UO pellet and an Am containing MOX fuel contact each other. The heating temperature, time and atmosphere is 1650C 4.5h and Ar gas, respectively. We could catch the diffusion behavior of Pu and Am in UO. The value of diffusion coefficient of Pu and Am were evaluated to be 4-610m/sec. On the other hand, we try to estimate the tracer-diffusion coefficients with the molecular dynamics. Around 2000 K (close to the heating temperature), the coefficient was near 10m/sec, which was agree with the value from Matzke's evaluation. This indicates the possibility of molecular dynamics for estimation of the diffusion coefficient. The gap between the coefficient from the test and reference (or estimation) might result from the affection of grain boundaries.