Development of fuel performance analysis code, BISON for MOX, named Okami; Analyses of pore migration behavior to affect the MA-bearing MOX fuel restructuring

燃料挙動解析コードMOX用BISON、Okamiの開発; MA含有MOX燃料組織変化に影響するポア移動挙動解析

小澤 隆之   ; 廣岡 瞬 ; 加藤 正人   ; Novascone, S.*; Medvedev, P.*

Ozawa, Takayuki; Hirooka, Shun; Kato, Masato; Novascone, S.*; Medvedev, P.*

MA含有MOX燃料の照射挙動は燃料組成に依存し、照射初期における燃料組織変化挙動に係るポア移動に及ぼすO/M依存性を評価するため、米国INLと共同でBISONコードをMOX燃料挙動解析に適用するよう、燃料組成に応じた蒸気種毎の蒸気圧やMOX燃料熱伝導度を考慮するポア移動モデルの開発・整備を行った。本コードを用い、常陽でのMA含有MOX燃料の照射試験で観察された燃料組織変化のO/M依存性について2次元解析を行った。常陽での照射試験では、それぞれ異なるO/M比とペレット/被覆管ギャップ幅を有する4本の燃料ピンを照射した。これらのうちO/M=2.00のMA含有MOX燃料で顕著な燃料組織変化がPIEで観察され、この挙動は蒸気圧に及ぼすO/M比の影響を考慮することで評価することができた。また、ペレットが偏心した場合に中心空孔形成の偏りが発生することが考えられるが、PIEで観察された中心空孔の形成はペレット偏心方向と矛盾していることがペレット横断面の2次元解析で明らかとなった。

To evaluate the O/M dependence of pore migration regarding fuel restructuring at the beginning of irradiation, we are developing BISON for MOX in cooperation with INL and have installed pore migration model considering vapor pressure of vapor species and thermal conductivity for MOX. The O/M dependence of fuel restructuring observed in MA-bearing MOX irradiation experiment in Joyo was evaluated by the 2-dimensional analyses. Four MA-bearing MOX pins with different O/M ratio and pellet/cladding gap size were irradiated in Joyo B14 experiment. Remarkable restructuring of stoichiometric MA-bearing MOX fuels was observed in PIE, and could be evaluated by considering the influence of O/M ratio on vapor pressure. Also, a central void assumes to move toward wide-gap side when the pellet eccentricity taking place, but 2-dimentional analyses on pellet transverse section revealed that the central void formation observed in PIE would be inconsistent with a direction of the pellet eccentricity.