2段階加熱抽出法によるジルカロイ被覆管の水素の定量

Determination of hydrogen concentration in Zircaloy cladding using hot vacuum extraction method with two-step heating

小畑 裕希; 豊川 琢也 ; 冨田 健; 木村 康彦

Obata, Hiroki; Toyokawa, Takuya; Tomita, Takeshi; Kimura, Yasuhiko

軽水炉燃料の高燃焼度化により、燃料被覆管に吸収される水素量が増加する。吸収された水素は、被覆管の脆化による破損の原因となる。そのため、被覆管母材中の水素量を正確に測定することは、被覆管の安全裕度を知るうえで非常に重要である。従来の高温抽出法による測定では、酸化膜とともに被覆管全体を高温溶融させて発生した水素を測定するため、被覆管の脆化と強い相関を持つ母材中の水素量のみを測定することができなかった。2段階加熱法は、酸化膜と被覆管母材の水素を分離測定することが可能である。分離抽出温度条件を含む測定手法について、非照射被覆管を用いた試験で得られた知見を報告する。

Hydrogen absorption to the fuel cladding is increase on the high burn-up fuel. The concentration of absorbed hydrogen causes the cladding embrittlement which might become the origination of fractures of the cladding. Therefore, it's important to measure the hydrogen volume in the cladding to estimate the safety margin of the irradiated cladding. In the previous method of hot vacuum extraction, the hydrogen is released and measured as the melting condition of the cladding. It cannot be evaluated the hydrogen volume only in the cladding metal phase. The hydrogen absorption in the cladding metal phase is strongly-correlated the cladding embrittlement. The two-step heating method has the benefit to measure the hydrogen in metal phase and oxide layer separately. The measuring method including the extraction temperature condition using unirradiated cladding will be reported.