Changes of the surface-to-volume ratio and diffusion coefficient of fission gas in fuel pellets during irradiation

照射中の燃料ペレットの表面積対体積比とFPガスの拡散係数の変化

天谷 政樹  ; Grismanovs, V.*; Tverberg, T.*

Amaya, Masaki; Grismanovs, V.*; Tverberg, T.*

照射中の短半減期核分裂生成ガス(FPガス)放出について、ハルデン炉で照射されたガスフローリグ試験結果に基づき調べた。短半減期FPガスの放出量と発生量の比を求め、この値から燃料ペレットの単位体積あたりの表面積((S/V)比)と短半減期FPガスの拡散係数を評価した。(S/V)比の増加が見られた点は、燃料温度が1%FPガス放出しきい値を超える点とよく一致していた。このことは、FPガス気泡の連結がこの点で発生したことを示している。評価された拡散係数は、10から10m/sの範囲でばらついており、燃料種別が及ぼす影響は顕著に認められなかった。また、リム組織が燃料ペレットに形成される燃焼度領域において、結晶組織変化が短半減期FPガスの拡散係数に及ぼす影響は、少なくともペレットマトリクスにおいては無視できると考えられる。

Short-lived fission gas release from fuel pellets during irradiation was investigated based on the experimental results of the gas-flow rigs irradiated in the Halden Reactor. The release-to-birth rates of short-lived fission gas were measured, and surface-to-volume (S/V) ratios of fuel pellets and diffusion coefficients of short-lived fission gas release were evaluated. The increase of (S/V) ratio agreed well with the point where the fuel temperature exceeded the threshold of 1% fission gas release. This indicates that the interlinkage of fission gas bubbles occurred there. The evaluated diffusion coefficients scattered in the range between 10 and 10 m/s, and the effects of fuel type were not clearly observed. In addition, it is likely that the restructuring effect of fuel pellet on the diffusion coefficients of short-lived fission gas at least in the fuel pellet matrix is negligible in high burnup region where the rim structure forms in the fuel pellet.