Thermal conductivity measurement of uranium-plutonium mixed oxide doped with Nd/Sm as simulated fission products

模擬FP(Nd/Sm)含有MOXの熱伝導率測定

堀井 雄太 ; 廣岡 瞬 ; 宇野 弘樹*; 小笠原 誠洋*; 田村 哲也*; 山田 忠久*; 古澤 尚也*; 村上 龍敏 ; 加藤 正人   

Horii, Yuta; Hirooka, Shun; Uno, Hiroki*; Ogasawara, Masahiro*; Tamura, Tetsuya*; Yamada, Tadahisa*; Furusawa, Naoya*; Murakami, Tatsutoshi; Kato, Masato

MOX燃料の照射により生成する主要なFPであるNdO及びSmO、模擬FPとして添加したMOXの熱伝導率を評価した。MOX中の模擬FPの均質性の観点から熱伝導率を評価するため、ボールミル法及び溶融法で作製した2種類の粉末を用いて、Nd及びSmの均質性が異なる試料を作製した。模擬FPが均質に固溶した試料では含有量が増加するにしたがってMOXの熱伝導率が低下するが、不均質な模擬FPは影響を及ぼさないことが分かった。熱伝導率に対するNd及びSmの影響を古典的フォノン輸送モデル=(A+BT)を用いてNd/Sm依存性を定量的に評価した結果、A(mK/W)=1.7010 + 0.93C + 1.20C, B(m/W)=2.3910と表された。

The thermal conductivities of near-stoichiometric (U,Pu,Am)O doped with NdO/SmO, which is major fission product (FP) generated by a uranium-plutonium mixed oxides (MOX) fuel irradiation, as simulated fission products are evaluated at 1073-1673 K. The thermal conductivities are calculated from the thermal diffusivities that are measured using the laser flash method. To evaluate the thermal conductivity from a homogeneity viewpoint of Nd/Sm cations in MOX, the specimens with different homogeneity of Nd/Sm are prepared using two kinds of powder made by ball-mill and fusion methods. A homogeneous Nd/Sm distribution decreases the thermal conductivity of MOX with increasing Nd/Sm content, whereas heterogeneous Nd/Sm has no influence. The effect of Nd/Sm on the thermal conductivity is studied using the classical phonon transport model (A+BT). The dependences of the coefficients A and B on the Nd/Sm content (C and C, respectively) are evaluated as: A(mK/W)=1.70 10 + 0.93C + 1.20C, B(m/W)=2.39 10.