合金相を含む燃料デブリの安定性評価のための基盤研究,4; 模擬デブリの水中での安定性評価に向けた分光分析

Research on the stability of fuel debris consisting of oxides and alloys, 4; Spectroscopic analysis for evaluation of the stability of simulated fuel debris in water

熊谷 友多   ; 渡邉 雅之   ; 日下 良二  ; 中田 正美  ; 秋山 大輔*; 桐島 陽*; 佐藤 修彰*; 佐々木 隆之*

Kumagai, Yuta; Watanabe, Masayuki; Kusaka, Ryoji; Nakada, Masami; Akiyama, Daisuke*; Kirishima, Akira*; Sato, Nobuaki*; Sasaki, Takayuki*

東京電力福島第一原子力発電所(1F)事故で生じた燃料デブリは水と接触した状況にあり、取出しに際しては大気流入等の環境変化が予想される。このような条件では、使用済燃料等に関する知見から、燃料デブリが経年変化を起こす可能性がある。そこで、本研究ではステンレス鋼の構成元素を含む模擬燃料デブリを調製し、水中での安定性を調べた。浸漬液分析の結果、浸漬により模擬デブリ試料から溶出するU濃度は、UOとの比較において顕著に低いことが分かった。またFe, Cr, Niの溶出濃度は定量下限値未満であった。顕微ラマン分光法を用いた表面分析では、模擬デブリ試料に浸漬の前後に有意な変化は観測されなかった。これらの結果は、ステンレス鋼成分を含む模擬デブリは、ウラン酸化物と比べて、水に対する安定性が高いことを示す。

Fuel debris generated in the accident at 1F NPS has been exposed to coolant water and the condition will change once the retrieval operation starts. In this situation, long-term chemical degradation is implied from previous studies on spent nuclear fuel. In this study, we have investigated chemical stability of simulated fuel debris containing elements from stainless steel (Fe, Cr, and Ni) against exposure to water. The simulated debris was prepared from the powders of UO and SUS304 by heating the mixed powder at 1200 or 1600 C for 1 h under continuous gas flow of 2% O in Ar. The simulated debris was exposed to pure water for 30 days. The chemical analysis of leached metals demonstrated that the U elution from the simulated debris was significantly lower than that from UO. In addition, Fe, Cr, and Ni were under quantitation limit. The Raman spectra showed that the exposure to water induced insignificant change in the spectra of the simulated debris.