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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)核変換用燃料として、ZrNやTiN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。そのため、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を用いたホット試験により研究されてきた。本研究では、希土類元素であるDyをMAの模擬物質としたDy$$_{x}$$Zr$$_{1-x}$$N窒化物の熱伝導率と電気伝導率を、xをパラメーターとして測定することで、MA含有窒化物の熱伝導機構を物理的に解釈することを目的としている。また、燃料の安全性挙動評価の一環として、被覆管候補材料とDy$$_{x}$$Zr$$_{1-x}$$N (x=0, 0.3)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 or TiN matrix have been studied for transmutation of minor actinide (MA). These are supposed to be designed as solid solution or compounds with MA nitride from 20 mol% to 40 mol%. 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 and electric conductivity of Dy$$_{x}$$Zr$$_{1-x}$$N solid solution as MA surrogate nitride fuel in order to understand the thermal conduction mechanism of MA nitride fuel physically. In addition to, we introduce studies about pyrochemical compatibility between Dy$$_{x}$$Zr$$_{1-x}$$N (x=0, 0.3) 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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