High temperature reaction between sea salt deposit and (U,Zr)O simulated corium debris

海水塩と(U,Zr)O系模擬燃料デブリの高温反応

高野 公秀 ; 西 剛史

Takano, Masahide; Nishi, Tsuyoshi

福島第一原子力発電所事故で生成した燃料デブリの物理的,化学的状態に及ぼす海水塩析出物の影響を明らかにするため、海水塩と(U,Zr)O模擬燃料デブリを用いた高温反応性試験を1088Kから1668Kの温度範囲で行った。空気中1275Kでの加熱により、Ca及びNaのウラン酸塩からなる緻密な層がペレット状デブリの表面に生成し、その厚さは12時間の加熱に対して50m以上であった。一方、酸素分圧が低い条件では、Caがデブリ中に溶解し固溶体を形成することを明らかにした。同じ加熱温度,時間に対して、表面からの拡散深さは5-6m程度であった。デブリ表面上には成長したMgO結晶が主要な残渣として残り、その一部は、より高温下で徐々にデブリ中に固溶する。

In order to clarify the possible impacts of sea salt deposit on the chemical and physical state of the fuel debris formed in the severe accident at Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant, the high temperature reaction between sea salt deposit and (U,Zr)O simulated fuel debris (sim-debris) was examined in the temperature range from 1088 to 1668 K. The dense layer of calcium and/or sodium uranate formed on the surface of sim-debris pellet at 1275 K under airflow, with the thickness of over 50 m. When the oxygen partial pressure is low, calcium likely dissolve into the sim-debris to form solid solution. The diffusion depth was 5-6 m from the surface at 1275 K for 12 h. The crystalline MgO remains as the main residue stuck on the surface. A part of it can dissolve into the sim-debris depending on the temperature.