Enthalpy measurement and evaluation of heat capacity on PuO

PuOのエンタルピー測定と比熱評価

森本 恭一 ; 小笠原 誠洋*

Morimoto, Kyoichi; Ogasawara, Masahiro*

MOXの比熱は熱伝導率の評価や原子炉の過渡事象及び過酷事故の評価において重要となる熱物性値の一つである。MOXの比熱はNeumann-Kopp則よりUOとPuOの比熱の組成平均から評価されるケースが多いが、PuOの比熱の測定データは少なく、特に高温領域の比熱の温度依存性については現在も議論されている。本試験ではPuOのエンタルピーの測定と比熱の評価を行った。試料はPuO粉末を焼結してO/Mを2.00に調整したものである。この試料についてドロップカロリーメータを用いて9802160Kの範囲でエンタルピー測定を実施した。また、試料とタングステン製容器の反応を抑制するために測定ではレニウム製内容器を使用した。エンタルピーは温度に対し1900K辺りまでは一定の割合で上昇し、これ以上ではその上昇割合が大きくなった。これは比熱が1900K以上では上昇することを示す。

The heat capacity of MOX fuel is one of the important thermophysical properties. To evaluate the heat capacity of MOX fuel, the heat capacity of PuO is required because the heat capacity of MOX fuel is generally calculated from the compositional average of those of UO and PuO. The experimental results of the heat capacity of PuO are very scarce. In this study, the enthalpy of PuO pellet was measured in the temperature range from 980 to 2160 K with a drop calorimeter. In the measurement, the pellet was loaded in a tungsten container and a rhenium inner container was applied to prevent the reaction between the specimen and the tungsten container. It was found that the enthalpy increased at a constant rate with increasing temperature up to about 1900 K, and that above about 1900 K, its rate tended to increase with increasing temperature. It means that the heat capacity is raised when temperature exceeds about 1900 K.