Irradiation performance of HTGR fuel in WWR-K research reactor

WWR-K研究炉による高温ガス炉燃料の照射性能

植田 祥平   ; Shaimerdenov, A.*; Gizatulin, S.*; Chekushina, L.*; 本田 真樹*; 高橋 昌史*; 北川 健一*; Chakrov, P.*; 坂場 成昭 

Ueta, Shohei; Shaimerdenov, A.*; Gizatulin, S.*; Chekushina, L.*; Honda, Masaki*; Takahashi, Masashi*; Kitagawa, Kenichi*; Chakrov, P.*; Sakaba, Nariaki

カザフスタン共和国核物理研究所(INP)のWWR-K照射炉において、実用小型高温ガス炉の通常運転条件下での燃焼度100GWd/t-Uを目標とする高温ガス炉燃料を用いたキャプセル照射試験が実施されている。本照射試験は、国際科学技術センター(ISTC)の枠組のもとで原子力機構とINPが共同で実施する、カザフスタンでは初の高温ガス炉燃料照射試験である。本照射試験では、原子力機構が新たに、HTTRの燃焼度(最高33GWd/t-U)よりも高い100GWd/t-Uへの高燃焼度化設計を施したU濃縮度10%未満の低濃縮UO燃料核TRISO被覆燃料粒子を用いている。本照射試験に供したTRISO被覆燃料粒子および燃料コンパクト試料は共に、HTTR燃料製造技術にもとづいて日本の原子燃料工業が製造したものである。WWR-Kにおけるヘリウムガススウィープキャプセルおよびガススウィープ設備は共に、INPが設計・製作した。本照射試験は2012年10月に開始され、2015年2月末までに完了する予定である。本照射試験は燃焼度69GWd/t-Uに到達し、新設計のTRISO被覆燃料粒子の健全性を確認した。さらに、燃料設計時に予測した通り、製造時のSiC層破損粒子が照射中に追加破損したことによると考えられる核分裂生成物ガスの放出が観察された。

A capsule irradiation test with the high temperature gas-cooled reactor (HTGR) fuel is being carried out using WWR-K research reactor in the Institute of Nuclear Physics of the Republic of Kazakhstan (INP) to attain 100 GWd/t-U of burnup under normal operating condition of a practical small-sized HTGR. This is the first HTGR fuel irradiation test for INP in Kazakhstan collaborated with Japan Atomic Energy Agency (JAEA) in frame of International Science and Technology Center (ISTC) project. In the test, TRISO coated fuel particle with low-enriched UO (less than 10% of U) is used, which was newly designed by JAEA to extend burnup up to 100 GWd/t-U comparing with that of the HTTR (33 GWd/t-U). Both TRISO and fuel compact as the irradiation test specimen were fabricated in basis of the HTTR fuel technology by Nuclear Fuel Industries, Ltd. in Japan. A helium-gas-swept capsule and a swept-gas sampling device installed in WWR-K were designed and constructed by INP. The irradiation test has been started in October 2012 and will be completed up to the end of February 2015. The irradiation test is in the progress up to 69 GWd/t of burnup, and integrity of new TRISO fuel has been confirmed. In addition, as predicted by the fuel design, fission gas release was observed due to additional failure of as-fabricated SiC-defective fuel.