Fission gases and helium gas behavior in irradiated mixed oxide fuel pin

照射済混合酸化物燃料ピンにおけるFPガス及びHeガス挙動

佐藤 勇; 勝山 幸三 ; 荒井 康夫

Sato, Isamu; Katsuyama, Kozo; Arai, Yasuo

KrやXeのようなFPガスの放出挙動はピン内圧上昇及び燃料ペレットスエリングの観点からよく研究されている。現行のMOX燃料はHeの生成量は多くないが、マイナーアクチニドを含んだMOX燃料の場合、Heの収量が多くなるため挙動観察が必要である。本研究では、常陽で50GWd/tまで照射されたMOX燃料ピン内のHeガスをピンパンクチャー試験と加熱試験を行うことで定量分析した。結果として、燃料ペレットから放出されたFPガスは50%程度であったが、Heの放出は70%以上に達していた。また、Heの生成量の20%が照射後の崩壊により生成していることを考えると、高速炉燃料のような高温中では照射中に生成したHeのほとんどは燃料ペレット外に放出されていると考えられる。

Release behavior of fission gases such as Kr and Xe from fuel pellets has been extensively investigated from the viewpoints of increase of internal pressure of fuel pins and swelling of fuel pellets. He also contributes to increase the internal pressure of fuel pins, especially in the case of minor actinide containing MOX fuel. In this work, the amounts of fission gases and He in a fuel pin irradiated in the experimental fast reactor, JOYO, to -50 GWd/t as a pin average burnup were quantitatively measured by pin puncture and pellet heating tests. As results, the release fractions of fission gases from fuel pellets were about 50%, but He was released by more than 70%. In addition, 20% of He may be derived from -decay of actinide species after irradiation. It was suggested that most of He generated during irradiation was released because of the high temperature like in fast reactor environment.