Study on Pu-burner high temperature gas-cooled reactor in Japan; Test and characterization for ZrC coating

日本におけるプルトニウム燃焼高温ガス炉研究; ZrC層被覆試験と特性評価

植田 祥平   ; 相原 純 ; 水田 直紀 ; 後藤 実  ; 深谷 裕司   ; 橘 幸男 ; 岡本 孝司*

Ueta, Shohei; Aihara, Jun; Mizuta, Naoki; Goto, Minoru; Fukaya, Yuji; Tachibana, Yukio; Okamoto, Koji*

プルトニウム燃焼高温ガス炉に用いるセキュリティ強化型安全(3S-TRISO)燃料においては、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)を不活性母材とするPuO-YSZ燃料核へ、遊離酸素ゲッターの特性を有する炭化ジルコニウム(ZrC)を直接被覆する。2017年度に実施した模擬のCeO-YSZ粒子への臭化物化学蒸着法に基づくZrC被覆試験の結果、粒子装荷量100gの条件において被覆層厚さ約3から18mのZrC層の被覆に成功した。

The security and safety fuel (3S-TRISO fuel) employs the coated fuel particle with a fuel kernel made of plutonium dioxide (PuO) and yttria stabilized zirconia (YSZ) as an inert matrix. Especially, a zirconium carbide (ZrC) coating is one of key technologies of the 3S-TRISO, which performs as an oxygen getter to reduce the fuel failure due to internal pressure during the irradiation. R&Ds on ZrC coating directly on the dummy CeO-YSZ kernel have been carried in the Japanese fiscal year 2017. As results of ZrC coating tests by the bromide chemical vapor deposition process, stoichiometric ZrC coatings with 3 - 18 microns of thicknesses were obtained with 0.1 kg of particle loading weight.