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Effect of Am addition on oxygen potential in (U$$_{0.55}$$Pu$$_{0.3}$$Am$$_{0.15}$$)O$$_{2-x}$$

(U$$_{0.55}$$Pu$$_{0.3}$$Am$$_{0.15}$$)O$$_{2-x}$$における酸素ポテンシャルへのAm含有の影響について

横山 佳祐 ; 渡部 雅  ; 薄井 茜; 関 崇行*; 大西 貴士  ; 加藤 正人   

Yokoyama, Keisuke; Watanabe, Masashi; Usui, Akane; Seki, Takayuki*; Onishi, Takashi; Kato, Masato

本研究では熱重量法を用いて1273、1473、1573及び1623Kにおける(U$$_{0.55}$$Pu$$_{0.3}$$Am$$_{0.15}$$)O$$_{2-x}$$の新たな酸素ポテンシャルデータを取得した。Pu富化度及びO/M比が同じ低Am含有MOX燃料と比較した場合、酸素ポテンシャルはAm含有率に応じて高くなることがわかった。また、化学量論組成におけるカチオン価数は(U$$^{4+}_{0.4}$$U$$^{5+}_{0.15}$$Pu$$^{4+}_{0.3}$$Am$$^{3+}_{0.15}$$)O$$_{2.00}$$であり、Am$$^{3+}$$が増加するに応じてU$$^{4+}$$がU$$^{5+}$$に増加していることが予測された。実験データを欠陥化学モデルを用いて解析し、O/M比を温度と酸素分圧の関数として表すことができた。本研究成果の一部は、文部科学省の原子力システム研究開発事業による委託業務(JPMXD0219214921)としての研究開発を含む。

Oxygen potential of high Am content MOX, (U$$_{0.55}$$Pu$$_{0.3}$$Am$$_{0.15}$$)O$$_{2-x}$$, was measured at 1273 K, 1473 K, 1573 K, and 1623 K. by gas equilibrium method using thermogravimeter. Comparing the measured data with the literature data, it was found that the addition of 15% Am increases the oxygen potential of (U, Pu)O$$_{2.00}$$ by 100-150 kJ/mol for the same Pu content and O/M ratio. The proportion of cations in the stoichiometric composition was determined as (U$$^{4+}_{0.4}$$U$$^{5+}_{0.15}$$Pu$$^{4+}_{0.3}$$Am$$^{3+}_{0.15}$$)O$$_{2.00}$$, assuming the presence of Am$$^{3+}$$ and partial oxidation of U$$^{4+}$$ to U$$^{5+}$$. The relationship between oxygen partial pressure and deviation x from stoichiometry in (U$$_{0.55}$$Pu$$_{0.3}$$Am$$_{0.15}$$)O$$_{2-x}$$ was analyzed by defect chemistry model. The equation to represent the O/M ratio was derived as a function of temperature and oxygen partial pressure. A part of this study includes the results of MEXT Innovative Nuclear Research and Development Program Grant Number JPMXD0219214921.

発表言語

 :

English

掲載資料名

 :

Nuclear Materials and Energy (Internet)

巻

 :

42

号

 :

ページ数

 :

p.101908_1 - 101908_6

発行年月

 :

2025/03

発表会議名

 :

開催年月

 :

開催都市

 :

開催国

 :

キーワード

 :

酸素ポテンシャル; Am含有MOX燃料; 熱重量法

特許データ

 :

PDF

 :


論文URL

 :

https://doi.org/10.1016/j.nme.2025.101908

研究データの公開先DOI

 :

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使用施設

 :

AGF(照射燃料試験施設)  

広報プレスリリース

 :

論文解説記事
(成果普及情報誌)

 :

受委託・共同研究相手機関

 :

文部科学省

Access

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