高速炉MOX燃料用酸素ゲッターの開発,2; 装荷方法の検討,候補材の酸化挙動及び共存性評価

Feasibility study of oxygen getter materials for FBR MOX fuel, 2; Investigation of loading options, evaluation of oxidation behavior and compatibilities of the candidate materials

森平 正之 

Morihira, Masayuki

高速増殖炉サイクル実用化研究開発(FaCTプロジェクト。以下、「FaCT」)では、集合体平均150GWd/t(集合体ピーク250GWd/t)の高燃焼度を目指している。このような高燃焼度域では被覆管の内面腐食が従来以上に厳しくなることが予想されることから、FaCTでは照射中の燃料要素内における酸素ポテンシャルの上昇を抑制することにより内面腐食を抑える方策として低O/M比ペレットの採用を検討してきたが、量産工程における実現には課題が多いことがわかってきた。このため、照射中に生じる余剰酸素を吸収させる酸素ゲッターの利用について検討を進めている。本研究では、実用期の燃料概念であるMOXペレット燃料に適用する酸素ゲッターオプションについて、燃料ピンへの装荷方法のほか、候補材としたチタン,ジルコニウムの酸素吸収挙動及びFMS材,UOとの共存性の評価を行い、チタンロールペレット装荷方式が最も有望であるとの見通しを得た。

In the FaCT project, high bundle peak burn-up to 250 GWd/t is targeted. Cladding inner corrosion is one of the life control factors of FBR MOX fuels. Because it increases with extension of burn-up, significant corrosion is expected in the high burn-up. Considering the excess oxygen during fission is the cause of corrosion, reduction of initial O/M ratio of MOX fuel pellets is one of the solutions. But it is not always easy to obtain low O/M ratio pellets especially in mass production. Oxygen getter option is an idea to coexistence of oxidizable metal fragments in a fuel element as an excess oxygen absorber. A feasibility study for oxygen getter options which was focused on pellet type MOX fuel was conducted. This report describes latest evaluation result for the loading options of oxygen getter materials and the oxidation behavior of the candidates such as Ti and Zr as well as their compatibilities with FMS cladding material and UO.