Computer code analysis of irradiation performance of axially heterogeneous mixed oxide fuel elements attaining high burnup in a fast reactor

高速炉で高燃焼度まで照射した軸非均質酸化物燃料ピンの照射挙動解析

上羽 智之 ; 横山 佳祐 ; 根本 潤一*; 石谷 行生*; 伊藤 昌弘*; Pelletier, M.*

Uwaba, Tomoyuki; Yokoyama, Keisuke; Nemoto, Junichi*; Ishitani, Ikuo*; Ito, Masahiro*; Pelletier, M.*

高速炉で高燃焼度を達成した軸非均質MOX燃料ピンの照射挙動を、連成した計算コードを持ちいて解析した。照射後試験では、軸非均質燃料ピンのMOX燃料カラムと上下・内部ブランケットカラムの境界部近傍において、Cs濃度とピン外径の局所的な増加が確認されている。解析の結果、Cs濃度増加はMOX部からブランケット部へのCsの軸方向移動によるものであると評価された。また、Cs-U-O化合物の形成によるブランケットペレットのスエリングは、PCMIを引き起こすほど顕著には生じていないと評価された。ピン外径増加に及ぼすPCMIの寄与は小さく、外径増加の主な要因は、被覆管スエリングとピン内ガス圧による照射クリープであると評価された。

Coupled computer code analyses of irradiation performance of axially heterogeneous mixed oxide (MOX) fuel elements with high burnup in a fast reactor were conducted. Post-irradiation experiments revealed local concentration of Cs near the interfaces between MOX fuel and blanket columns including the internal blanket of the fuel elements as well as an increase in their cladding diameters. The analyses indicated that the local Cs concentration occurred as a result of Cs axial migration from the MOX fuels toward the blanket pellets near the interfaces. Swelling of the blanket pellets induced by the formation of low-density Cs-U-O compound was not sufficient to cause pellet-to-cladding mechanical interaction (PCMI). The PCMI analyzed in the MOX fuel column regions was insignificant, and the cladding diameter increases were caused mainly by void swelling in cladding and irradiation creep due to fission gas pressure.