The Influence of Gd content on the properties of simulated fuel debris

燃料デブリの物性に及ぼすGdの影響

赤司 雅俊 ; 廣岡 瞬 ; 渡部 雅  ; 米野 憲 ; 森本 恭一 

Akashi, Masatoshi; Hirooka, Shun; Watanabe, Masashi; Komeno, Akira; Morimoto, Kyoichi

福島第一原子力発電所の炉心には中性子吸収材としてGdOを含むUO燃料が装荷されている。原子力機構では損傷炉心に存在する溶融燃料デブリの物性評価を行っている。しかし、Gdを含んだ燃料デブリの物性についてはほとんど知られておらず、溶融燃料デブリの有効な取り出し方法を選定するには至っていない。特に、溶融燃料デブリ内におけるGdの分布を把握することは取出し作業時における臨界安全評価の観点から非常に重要である。そこで本研究では、ZrO、UO及びGdOを用いて溶融燃料デブリを模擬した試料を調製し、密度, 結晶構造, 熱伝導率, 熱膨張, 融点に対して調査した。なお、本研究は経済産業省資源エネルギー庁からIRID(原子力機構を含む)が受託した「平成25年度発電用原子炉等廃炉・安全技術基盤整備事業(燃料デブリ性状把握・処置技術の開発)」の研究成果を含むものである。

Uranium oxide fuels containing GdO had been used to control fuel power in reactors of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant where the severe accident occurred in 2011. JAEA has been evaluating physical properties of the molten fuel debris in the damaged core. However physical properties of the fuel debris containing Gd are not known, hence it is very difficult to select an appropriate debris removal method. Especially, it is important to know the distribution of Gd in the molten fuels for the evaluation of nuclear criticality safety during removal work. In this study, simulated samples of the molten fuel debris, which consisted of ZrO, UO and GdO, were prepared and their properties, which are density, crystal structure, thermal conductivity, thermal expansion and melting temperature, were investigated. This study includes results obtained under the research program entrusted to International Research Institute for Nuclear Decommissioning including Japan Atomic Energy Agency by Agency for Natural Resources and Energy, Ministry of Economy, Trade and Industry (METI) of Japan.