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MA核変換用窒化物燃料の製造と物性に関する研究紹介

Study on fabrication and property of nitride fuel for MA transmutation

高木 聖也 ; 高野 公秀 

Takaki, Seiya; Takano, Masahide

マイナーアクチノイド(MA)を核変換するための燃料として、ZrN母材で希釈した窒化物燃料が研究されている。MA核変換用窒化物燃料では20$$sim$$40mol%のMA窒化物をZrNやTiNの母相材料に固溶あるいは混合させ、MAの核変換処理を行うことを想定している。このことから、燃料の安全裕度の評価の上で重要な熱伝導率の組成依存性や温度依存性が、少量のMAを用いた実験室規模のホット試験により研究されてきた。本研究は、MA窒化物の模擬物質としたDyNをZrNに様々な組成で固溶させ、その熱伝導率と電気伝導率を測定することで、MA含有窒化物燃料の熱伝導率の組成依存性と温度依存性の物理的解釈に対して基礎的知見を与えることを目的としている。また、実規模の燃料サイクル研究を見据えた燃料の安全性挙動評価の一環として、被覆管候補材のT91フェライト鋼とMA含有窒化物模擬燃料の高温反応試験に関する研究について紹介し、平成28年度から採択された文部科学省の受託研究内容の説明も行う。

Nitride fuel with ZrN matrix have been studied for transmutation of minor actinide (MA). These are supposed to be designed as ZrN solid solution or TiN compounds with MA nitride from 20mol% to 40mol%. From the above, composition and temperature dependence of thermal conductivity for safety evaluation of the fuel have been studied with a little of MA. In the present study, we are aimed to clarify composition and temperature dependence of thermal conductivity of Dy$$_{x}$$Zr$$_{1-x}$$N solid solution as surrogate nitride fuel with MA in order to understand the dependence of the MA nitride fuel physically. In addition to, we introduce studies about pyrochemical compatibility between the simulated fuel and candidate material for cladding, and entrusted to Japan Atomic Energy Agency by the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology of Japan (MEXT).

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