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燃料デブリの性状把握(28'A),4; 集光加熱による模擬MCCI試料中の生成相の評価

Characterization of fuel debris (28'A), 4; Characterization of simulated MCCI products by light-concentrating heating

須藤 彩子 ; 高野 公秀 ; 小野澤 淳 

Sudo, Ayako; Takano, Masahide; Onozawa, Atsushi

MCCI生成物の性状評価のため、炉心材料に、模擬FP, 可燃性毒物, 海水塩を加えた試料をコンクリート上で局所集光加熱により溶融させ、コンクリートとの界面付近での反応生成物と熱劣化の状態を調べた。コンクリート上に少量の海水塩を敷き、その上に(U$$_{0.5}$$,Zr$$_{0.5}$$)O$$_{2}$$/Zr/SUS316L/B$$_{4}$$C/GdO$$_{1.5}$$/PGMの成型体を設置し加熱したところ、先ず成型体の溶融が始まり、次いで伝熱により溶融したコンクリートと液相で混ざり合った。固化後に縦方向に切断し、断面を金属顕微鏡及びSEM/EDXで観察したところ、完全に溶融した上層部分では、ケイ酸ガラス中に(U,Zr)O$$_{2}$$がデンドライト状に固化した組織が観察され、(U,Zr)O$$_{2}$$には希土類(Gd)及びコンクリート由来のCaが固溶するほか、微量のFe, Cr, Mg, Alが固溶していた。一方ケイ酸ガラス中には炉心成分のU, Zr, Gd, Fe, Cr等が溶解していた。さらに、酸化せずに残存した粒子状金属の析出も確認できた。この粒子はFe-Ni-Mo-Ru-Rh-Pd系合金が2$$sim$$3相できており、SUS由来のCrが全量酸化するような酸化条件化でも、Moと白金族元素はFe, Niとの合金として比較的安定に残存していることがわかった。海水塩成分は、大部分は蒸発してベルジャー内面に付着したが、合金粒内にFeS型の硫化物生成が確認された。

To characterize the reaction layers with respective temperatures around core melt/concrete interface, we have performed MCCI experiments in laboratory scale by using a light-concentrating technique. As minor constituents, Gd$$_{2}$$O$$_{3}$$ (burnable poison and FP), Mo-Ru-Rh-Pd alloy (FP), and sea salt were added in the simulated MCCI debris. The analyses of the top part of the sample identified as-melted (U,Zr)O$$_{2}$$ particles precipitated in silicate glass containing U, Zr, Gd, Fe and Cr. Gd was included in both (U,Zr)O$$_{2}$$ and silicate glass and Mo and the platinum group elements formed alloys with Fe-Ni-Mo-Ru-Rh-Pd. Although almost sea salt evaporated and deposited on the belljar, some S originating from sea salt resulted in precipitation of FeS-type sulfide in the alloy.

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