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R&D activities for Accident Tolerant Fuel Materials (ATFs) in Japan

日本における事故耐性燃料の研究開発

山下 真一郎; 根本 義之; 井岡 郁夫; 川西 智弘; 倉田 正輝; 加治 芳行; 深堀 智生

Yamashita, Shinichiro; Nemoto, Yoshiyuki; Ioka, Ikuo; Kawanishi, Tomohiro; Kurata, Masaki; Kaji, Yoshiyuki; Fukahori, Tokio

2011年の東日本大震災と津波、そして福島第一原子力発電所(1F)で起こった出来事の後、世界の興味はそのような極めて稀な出来事の間でも十分に性能が高められた燃料の探索に向けられ、それから多くの国で事故耐性燃料(ATF)開発プログラムが開始された。日本においては、1F事故以降、実用化研究, 製造技術開発、そして技術基盤整備のための幾つかのATFプログラムが始まった。日本において検討されているATF候補材料は、炭化ケイ素(SiC)複合材とFeCrAl鋼を微細な酸化物粒子の分散で強化したFeCrAl-ODS鋼である。SiC複合材は、汎用のジルコニウム合金に比べて、水素発生量が少なくまた反応熱も低いため非常に魅力的な材料である。それ故に、加圧水型軽水炉の燃料被覆管や沸騰水型軽水炉の燃料被覆管やチャンネルボックスとしての使用が期待されている。一方、FeCrAl-ODS鋼は将来有望な材料であり、沸騰水型軽水炉の燃料被覆管としての応用が考えられている。

After the 2011 Great East Japan Earthquake and Tsunami, and the events that followed at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (1F), global interest has expanded in exploring fuels with enhanced performance during such rare events, with accident-tolerant fuel (ATF) development programs starting in many countries. In Japan, several ATF programs have been launched for feasibility study, development of manufacturing technology, and establishment of technical basis since the 1F accident. ATF candidate materials considered in Japan are silicon carbide (SiC) composite and FeCrAl steel strengthened by dispersion of fine oxide particles (FeCrAl-ODS). SiC composite is very attractive material because of its lower hydrogen generation rate and lower reaction heat in comparison with conventional Zirconium (Zr) alloys. Therefore, practical uses for a fuel cladding of pressurized water reactor (PWR) and for the fuel cladding, channel box of boiling water reactor (BWR) are expected. On the other hand, FeCrAl-ODS steel is a promising material and is considered to apply to the fuel cladding of BWR.

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