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安全性・経済性向上を目指したMA核変換用窒化物燃料サイクルに関する研究開発,4; 燃料模擬物質の粉砕条件と焼結密度の相関

R&D on nitride fuel cycle for MA transmutation to enhance safety and economy, 4; Correlation of milling condition and sintered density of nitride fuel surrogate material

高木 聖也; 原田 誠; 高野 公秀 

Takaki, Seiya; Harada, Makoto; Takano, Masahide

マイナーアクチノイド(MA)核変換用窒化物燃料では、燃焼時のスエリング緩和を目的とした低密度燃料の技術開発が必要である。緻密な組織を有しつつ焼結体の密度を低下させるために、適切なポリマー微粒子をポアフォーマ材として用いることが想定されている。本研究では、ポアフォーマ添加による焼結密度制御のための基礎的な知見を得るために、様々な粉砕条件のもとDy$$_{0.3}$$Zr$$_{0.7}$$N模擬窒化物燃料の焼結実験を行った。粉砕粉末の性状分析の結果、焼結密度への影響が懸念される不純物酸素・炭素濃度の試料間での大きな差異は見られず、比表面積は粉砕時間に比例して増大した。一方、粉砕容器とボールの材質の違いにより、到達する焼結体相対密度と比表面積の相関関係に違いが現れることがわかった。

It is necessary to control the pellet densities for the purpose of securing margin against swelling for nitride fuel for transmutation of minor actinide. Appropriate polymer particles will be applied as a pore former in order to decrease the density. This study aimed to investigate the influence of various milling parameters on the densities of sintered Dy$$_{0.3}$$Zr$$_{0.7}$$N solid solution as surrogate nitride fuel in order to obtain fundamental knowledge for controlling sintered density with pore former. The sintered pellet densities are studied under various milling condition. The measurement of specific surface area clarifies that finer powder can be obtained with WC. However, the achieved densities of the sintered pellets show that the denser pellets can be obtained with Si$$_{3}$$N$$_{4}$$ in spite of the smaller specific surface area.

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