(Dy,Zr)N窒化物模擬燃料の熱-電気伝導相間

Interrelationship between thermal and electrical conductivity of (Dy,Zr)N solid solution simulating nitride fuel

高木 聖也  ; 高野 公秀 

Takaki, Seiya; Takano, Masahide

MA核変換用燃料としてZrNを母材とした窒化物燃料が研究されている。これまでに燃料設計上必要な組成での熱伝導率測定が少量のMAを用いたホット試験により行われてきたが、その熱伝導の物理的解釈に関してはいまだ不十分である。そこで本研究では、MAの模擬物質として希土類のDyを用い、DyZrN模擬窒化物燃料の熱-電気伝導相間を明らかにすることで、MA核変換用窒化物燃料の熱伝導機構に関する基礎的な知見を得ることを目的とした。模擬燃料の熱伝導率をレーザーフラッシュ法による熱拡散率測定から、電子伝導による熱伝導率を電気伝導率測定からそれぞれ求めた結果、熱伝導率の温度・組成依存性ともに電子伝導の寄与が支配的因子であることを明らかにした。

Nitride fuel with ZrN matrix have been studied for transmutation of minor actinide (MA). Although composition and temperature dependence of thermal conductivity for safety evaluation of the fuel have been studied with a little of MA, there is little information about physical explanation of thermal conduction for MA nitride fuel. In the present study, we are aimed to clarify composition and temperature dependence of thermal conductivity of DyZrN solid solution as surrogate nitride fuel with MA in order to understand the dependence of the MA nitride fuel physically. We found thermal conductivity by using laser flash methods and electrical contribution of thermal conductivity by measuring electrical conductivity, which revealed that electrical conductivity is responsible for thermal conductivity.