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金属顆粒添加型酸化物燃料の製造技術開発

Development of a fabrication method for oxide fuels containing metallic dopant materials

石井 徹哉; 吉持 宏; 田中 健哉

Ishii, Tetsuya; Yoshimochi, Hiroshi; Tanaka, Kenya

AmやCm等の放射能毒性の高いMAが、高レベル放射性廃棄物として処分されることで生じる環境負荷を低減するため、微量のCmを含むAmを高濃度に含有させた酸化物燃料を使用するMAリサイクル燃料システムを開発中である。このシステム実現のためには、高濃度Am含有に伴う燃料物性の劣化の補償、並びに、製造工程における微粉発生の抑制が必須である。そこで、燃料原料にU, Moの2種類の金属顆粒を添加して燃料物性を改善する方法、並びに、押出造粒法を用いて燃料原料を造粒する方法について、UO$$_{2}$$を用いた模擬試験により実用性を検討した。この結果、主としてMoの添加により、重要な燃料物性である熱伝導率を改善できることを実験的に確認し、金属顆粒添加による燃料物性改善技術の実用性を確認した。また、押出造粒法で得られる造粒物は流動性が高く、均質な焼結性を期待できることを確認し、押出造粒法の実用性を確認した。今後は、引き続き、UO$$_{2}$$を模擬燃料として用いる造粒試験を行うとともに、実際にAmを含有させた酸化物燃料の熱伝導率評価試験を行うなどして、金属顆粒添加技術、並びに押出造粒技術の確立に向けた研究開発を継続して進めていく予定である。

In order to develop an innovative fuel fabrication method for americium containing oxide fuels, a feasibility study of metallic U and Mo-doped oxide fuel concept with extruding granulated oxide material was conducted using UO$$_{2}$$. In the concept, it is expected that doped U should reduce the effective oxygen potential and doped Mo should increase the thermal conductivity of the fuel. In this study, sintering tests of U and Mo-doped UO$$_{2}$$ powder were done and thermal conductivities of the sintered material were evaluated. From the results, it can be seen that the doped U and Mo would function as a oxygen potential reducer and thermal conductivity improver, respectively. And it can be seen that the U and Mo doped oxide fuel pellets would be fabricated successfully using hot pressing. Also, from the results of a sintering test of U and Mo-doped extruding granulated UO$$_{2}$$, it can be seen that the extruding granulated substances have a preferable sintering characteristic.

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