Sintering and characterization of (Pu,Zr)N

(Pu,Zr)Nの焼結と特性評価

Pukari, M.*; 高野 公秀 ; 西 剛史

Pukari, M.*; Takano, Masahide; Nishi, Tsuyoshi

鉛冷却の研究用小型高速炉ELECTRAでは、(PuZr)Nの組成を有する窒化物燃料を装荷予定である。ライセンス取得に向けた燃料製造基礎試験を行い、その特性評価として焼結に及ぼす不純物元素、特に固溶酸素の影響を調べた。試験した酸素濃度0.6wt%までの範囲では、酸素固溶により明らかな焼結促進効果が認められた。焼結温度の効果は、1923Kから1973Kに50K上昇させることで、最大3.8%TDの密度上昇効果を確認した。製造過程における酸素濃度上昇を調べた結果、PuNとZrNの酸素濃度はそれぞれ0.08及び0.03wt%であったものの、固溶体化加熱,微粉砕,焼結を経る過程で0.34wt%まで上昇した。焼結したペレットの熱伝導率及び電気伝導率を測定した結果、これらの値はZrNよりもむしろPuNに近い値であった。

Nitride fuel with the composition (PuZr)N is fabricated for studying the sinterability of nitride fuel as a function of oxygen concentration in the material. Oxygen concentration of up to 0.6 wt% evidently enhances the densification of the material. Increasing the sintering temperature from 1923 to 1973 K improves the sintered pellet densities by up to 3.8%TD. In addition, the measured thermophysical and electrical properties of (PuZr)N reveal that the values are close to those of PuN. Oxygen concentration of 0.34 wt% in (Pu,Zr)N is a consequence of the fabrication process, considering the relatively pure ZrN (0.03 wt% O) and PuN (0.08 wt% O) powders initially fabricated.