Materials science and fuel technologies of uranium and plutonium mixed oxide

ウラン・プルトニウム混合酸化物の材料科学と燃料技術

加藤 正人   ; 町田 昌彦  ; 廣岡 瞬 ; 中道 晋哉  ; 生澤 佳久   ; 中村 博樹  ; 小林 恵太 ; 小澤 隆之   ; 前田 宏治  ; 佐々木 新治  ; 松本 卓; 渡部 雅  ; 森本 恭一 ; 横山 佳祐 

Kato, Masato; Machida, Masahiko; Hirooka, Shun; Nakamichi, Shinya; Ikusawa, Yoshihisa; Nakamura, Hiroki; Kobayashi, Keita; Ozawa, Takayuki; Maeda, Koji; Sasaki, Shinji; Matsumoto, Taku; Watanabe, Masashi; Morimoto, Kyoichi; Yokoyama, Keisuke

プルトニウム燃料を使用した革新的で先進的な原子炉が各国で開発されている。新しい核燃料を開発するためには、照射試験が不可欠であり、核燃料の性能と安全性を実証する必要がある。照射試験を補完する技術として、照射挙動を正確にシミュレートする技術を開発できれば、核燃料の研究開発にかかるコスト,時間,労力を大幅に削減でき、核燃料の照射挙動をシミュレーションすることで、安全性と信頼性を大幅に向上させることができる。核燃料の性能を評価するためには、高温での燃料の物理的および化学的性質を知る必要がある。そして、照射中に発生するさまざまな現象を記述した行動モデルの開発が不可欠である。以前の研究開発では、モデル開発の多くの部分で、フィッティングパラメータを使用した経験的手法が使用されてきた。経験的手法では、データがない領域では非常に異なる結果が得られる可能性がある。したがって、この研究では、燃料の基本的な特性を組成と温度に外挿できる科学的記述モデルを構築し、モデルが適用される照射挙動分析コードの開発を行った。

Innovative and advanced nuclear reactors using plutonium fuel has been developed in each country. In order to develop a new nuclear fuel, irradiation tests are indispensable, and it is necessary to demonstrate the performance and safety of nuclear fuels. If we can develop a technology that accurately simulates irradiation behavior as a technology that complements the irradiation test, the cost, time, and labor involved in nuclear fuel research and development will be greatly reduced. And safety and reliability can be significantly improved through simulation of nuclear fuel irradiation behavior. In order to evaluate the performance of nuclear fuel, it is necessary to know the physical and chemical properties of the fuel at high temperatures. And it is indispensable to develop a behavior model that describes various phenomena that occur during irradiation. In previous research and development, empirical methods with fitting parameters have been used in many parts of model development. However, empirical techniques can give very different results in areas where there is no data. Therefore, the purpose of this study is to construct a scientific descriptive model that can extrapolate the basic characteristics of fuel to the composition and temperature, and to develop an irradiation behavior analysis code to which the model is applied.