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Thermal conductivities of neptunium and americium mononitrides

窒化ネプツニウム及び窒化アメリシウムの熱伝導率

西 剛史; 高野 公秀; 伊藤 昭憲; 赤堀 光雄; 荒井 康夫; 湊 和生

Nishi, Tsuyoshi; Takano, Masahide; Ito, Akinori; Akabori, Mitsuo; Arai, Yasuo; Minato, Kazuo

窒化物はマイナーアクチノイド(MAs)核変換のための燃料物質として幾つかの長所を持ち合わせている。しかし、窒化物燃料(特にMA窒化物)の熱的性質のデータベースに関しては十分な整備がなされていないのが現状である。そこで、本研究では、原料二酸化物から窒化ネプツニウム(NpN)と窒化アメリシウム(AmN)を炭素熱還元法により調製し、レーザフラッシュ法により熱拡散率を、投下型熱量法により比熱を測定した。NpNの熱拡散率は473から1473Kまでの温度範囲において温度依存性はほとんどなく、AmNの熱拡散率は同温度領域において温度の増加とともにわずかではあるが減少する傾向を示した。また、NpNの比熱はUNとPuNの比熱と同程度の大きさであるが、AmNの比熱はUN, NpN, PuNの比熱よりもわずかではあるが小さい値を示した。NpNとAmNの熱拡散率,比熱,試料の密度から熱伝導率を算出した結果、NpN及びAmNの熱伝導率は温度の増加とともにわずかではあるが増加する傾向があることが明らかとなった。

Neptunium nitride (NpN) and americium nitride (AmN) were prepared by carbothermic reduction of the respective dioxides. The thermal diffusivities of NpN and AmN were measured by using a laser flash method. The heat capacities of NpN and AmN were determined with the drop calorimetry. The thermal diffusivity of NpN tends to remain unchanged with increasing temperature in the temperature range from 473 to 1473 K, and that of AmN tends to slightly decrease with increasing temperature in the same temperature range. The heat capacity of NpN obtained was close to those of UN and PuN, while that of AmN was slightly smaller than those of UN, NpN and PuN. The thermal conductivities of NpN and AmN were determined from the measured thermal diffusivities, heat capacities and bulk densities. It was found that the thermal conductivities of NpN and AmN slightly increased with temperature in the temperature range investigated.

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