ミクロからバルク領域までの分光分析による模擬燃料デブリの性状研究

Study of simulated fuel debris properties by spectroscopic analysis from micro to bulk scale

遠藤 遼*; 秋山 大輔*; 蓬田 匠   ; 桐島 陽*

Endo, Ryo*; Akiyama, Daisuke*; Yomogida, Takumi; Kirishima, Akira*

福島第一原子力発電所事故では燃料が溶融し、原子炉構造材と反応して燃料デブリが発生した。デブリは多数の元素や複数の結晶相で構成されると考えられ、デブリの組成分析には様々な結晶相に対する固相分析の知見の蓄積が必要になる。本研究では、溶融した核燃料(UO)と被覆管成分の酸化物(ZrO)が反応して炉内で生成していると推測される(U,Zr)O固溶体に着目し、X線回折法(XRD)によるバルク分析、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分光法(SEM-EDX)と顕微ラマン分光法(MRS)による微粒子分析を用いてミクロからバルク領域までの性状研究を行った。

In the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident, fuel debris were formed by reaction of molten fuel and reactor structural materials. The fuel debris is composed of many elements and crystalline phases. Therefore, it is inevitable to study various solid phase for debris analysis. In this study, we focused on (U, Zr) O solid solution, which is assumed to be formed in the reactor by the reaction of molten nuclear fuel (UO) and oxide of cladding components (ZrO). The morphology of (U, Zr) O solid solution was studied by X-ray diffraction (XRD) in macro-scale analysis, and by scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX) and micro-Raman spectroscopy (MRS) in micro-scale analysis.