Evaporation of ruthenium from simulated fission-produced alloy precipitates in a nuclear fuel

核燃料中における核分裂生成物の析出物を模擬した合金からのルテニウム蒸発挙動

Liu, J.  ; 宮原 直哉; 三輪 周平  ; 高野 公秀 ; 日高 昭秀   ; 逢坂 正彦  

Liu, J.; Miyahara, Naoya; Miwa, Shuhei; Takano, Masahide; Hidaka, Akihide; Osaka, Masahiko

使用済燃料プール等のシビアアクシデント時ソースタームにおいて重要となるルテニウム(Ru)の燃料からの放出モデルに資するため、核燃料中に析出した合金からのRu蒸発挙動に与えるモリブデン(Mo),パラジウム(Pd),ロジウム(Rh)の影響に着目してMo-Ru-Pd-Rh合金の酸化及び蒸発挙動を熱分析により調べた。Moが先に酸化されることで合金中のRuの酸化及び蒸発は抑制され、Moが全て蒸発した後にRuの酸化及び蒸発が生じることが分かった。さらにそのRuの蒸発速度はRu-Pd-Rh合金におけるRuの活量に支配されることが分かった。

To evaluate the effect of each constituent element on the evaporation rate of ruthenium (Ru) from fission-produced alloy precipitates, the oxidation and evaporation behaviors of metallic Ru, molybdenum (Mo), palladium (Pd), rhodium (Rh) and Mo-Ru-Pd-Rh alloy powders were investigated by thermogravimetric analysis under oxidizing atmospheres from 1473 to 1723 K. The findings led to the following conclusions: (1) The quick oxidation of Mo into condensed Mo oxides can effectively suppress the oxidation and evaporation of Ru in alloy powders; (2) After the complete evaporation of Mo, the evaporation loss rate of Ru would be directly influenced by the Ru activity in the Ru-Pd-Rh alloys, which is determined by the composition of alloys.