模擬溶融コリウム中のガドリニウムおよび鉄の凝固時偏析に係る基礎検討

Fundamental study on the solidification morphology and segregation of Gd and Fe in simulated molten corium

須藤 彩子 ; Poznyak, I.*; 佐藤 拓未 ; 永江 勇二 ; 倉田 正輝 

Sudo, Ayako; Poznyak, I.*; Sato, Takumi; Nagae, Yuji; Kurata, Masaki

溶融燃料凝固過程の解析モデル妥当性評価のため、U-Zr-Gd-Fe-O系模擬溶融コリウムの凝固試験を実施した。炉心溶融物の構成材料として、UO, ZrO, GdO, FeOの粉末試薬を用いた。No.1ではさらに小片の金属モリブデンを加え、No.2では模擬FP酸化物(MoO, NdO, SrO, RuO)の粉末試薬を加えた。(重量900g)模擬コリウム試料は最大出力60kWのコールドクルーシブル誘導加熱炉を用い、金属Zrを誘導体とし空気中で加熱した。溶融プール出現後、試料表面温度は約2400Cまで達し、その後試料ステージを徐々に発熱源より下降させることにより徐冷した。固化後、No.1では266.3g、高さ2.8cmのインゴットとして、No.2では757.8g、高さ3.2cmのインゴットとして得られた。固化後インゴットを上部から下部にかけサンプリングを行い、元素分析を行った。Fe濃度を固化後試料の高さ方向で比較したところ、No.1では最終凝固位置に近いと予測される試料中心部(1.5cm)で最大となり(0.8wt%)、上部クラスト部分(2.5cm)で最小となった(0.2wt%)。一方、No.2では試料上部(3.0cm)で最大となった。No.2はNo.1に比べ溶融物の量が多く、最終凝固位置が2.0cm2.5cm付近である考えられ、上部がより最終凝固位置に近かったためと考えられる。

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