MOX燃料基礎特性の機構論的統合モデル,1; 格子定数、熱膨張率、機械特性、比熱の関係

Science-based integrated models for MOX properties, 1; Relation among lattice constant, coefficient of thermal expansion, mechanical properties and heat capacity

廣岡 瞬 ; 加藤 正人   ; 赤司 雅俊 ; 森本 恭一 ; 松本 卓

Hirooka, Shun; Kato, Masato; Akashi, Masatoshi; Morimoto, Kyoichi; Matsumoto, Taku

超音波法によって室温におけるMOXペレット中の音速を測定した。既報の(UPu)Oの空隙率(0.0543-0.1439)及びO/M(1.963-2.000)をパラメータとしたデータに加えて、新たにPu含有率(0-1)をパラメータとしたデータを取得することで、これらすべてのパラメータを含む評価式を導出した。音速のデータから、ヤング率等の機械特性を評価することができる。デバイモデルを用いることで、音速と格子定数からデバイ温度を、デバイ温度から定積比熱を評価することができる。また、音速、格子定数、定積比熱及び熱膨張率からグリュナイゼン係数及び比熱の熱膨張項を評価することができる。また、グリュナイゼン係数が温度によらず一定と仮定することで、ヤング率の温度依存性が導出される。(UPu)Oにおいて評価した結果、ヤング率は高温で低下し、文献と同様の傾向が得られた。

Sound velocity in MOX pellet at room temperature was measured by ultrasound pulse-echo method. With the newly obtained data of Pu dependence (0-1) and reported data of porosity (0.0543-0.1439) and O/M (1.963-2.000) dependences, equations to evaluate sound velocity with these parameters were derived. Mechanical properties such as Young's modulus can be evaluated from sound velocity. By using Debye model, Debye temperature is evaluated from sound velocity and lattice parameter. Debye temperature leads to heat capacity at constant volume. Sound velocity, lattice parameter, heat capacity at constant volume and coefficient of thermal expansion lead to Gruneisen constant and dilatational term of heat capacity. Suppose that Gruneisen constant is not temperature-dependent, temperature dependence of Young's modulus can be evaluated. Calculated result of Young's modulus of (UPu)O decreased with increasing temperature, which is the same trend as literature.