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小澤 隆之; 廣岡 瞬; 加藤 正人; Novascone, S.*; Medvedev, P.*
Journal of Nuclear Materials, 553, p.153038_1 - 153038_16, 2021/09
被引用回数：4 パーセンタイル：55.52(Materials Science, Multidisciplinary)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。
若井田 育夫; 赤岡 克昭; 宮部 昌文; Khumaeni, A.; 大場 弘則; 佐伯 盛久; 伊藤 主税; 音部 治幹; 加藤 政明
no journal, ,
次世代核燃料サイクルでは、長寿命廃棄物の削減や核燃料資源の有効利用の観点から、TRU含有低除染燃料の活用が計画されている。そこで、非接触・非分離・直接分析法としてレーザー利用遠隔分析法の開発を実施してきた。その結果MOX燃料を用いたレーザーブレークダウン分光(LIBS)による元素組成分析では、Pu濃度30%における偏差が5%以下、検出下限が数千ppmの計測を5分で実施できることを実証した。また、アブレーション共鳴吸収分光による同位体分析では、Pu濃度30%での
Pu, 
Puの分別観測に成功し、測定偏差1%以下、検出下限数十ppmの計測を5分で実施できることも実証した。この他、高感度, 高分解能分光を実現するため、簡単なアンテナ結合によるマイクロ波支援LIBSにより、数十倍の発光信号増大効果が確認された。溶液分析では、液体薄膜をLIBSターゲットとすることで、ppbレベルの高感度が実現可能であることを示した。耐放射線性光ファイバーを活用したLIBSについては、水中で着目元素スペクトルを観測することに成功し、溶融デブリの観測への適用の可能性が示唆された。
前田 誠一郎
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の減容、有害度の低減のため、高速炉燃料として、ウラン・プルトニウム混合酸化物燃料にマイナーアクチニド(MA)を数%含有させたMA含有MOX燃料が適用される。MAを含有することによるMOX燃料の物性(融点、熱伝導度等)への影響が体系的に研究され、その影響が軽微であることが判明しつつある。MA含有MOX燃料の原子炉内の照射挙動を把握するため、既に高速実験炉「常陽」において最大5wt%のAmを含むMOX燃料の照射試験が進められ、ペレット組織変化等の貴重な知見が得られている。また、常陽の運転再開後にも様々な照射試験が計画され、これらから得られる照射試験データは燃料挙動解析コードに反映される。また、高速炉の使用済み燃料を起点としてMAリサイクルを実証するため、SmART (Small Amount of Reuse Fuel Test)サイクル計画が進められている。更に、1サイクル当たりのMA変換率向上に貢献するODS鋼を用いた長寿命被覆管材の開発が進んでいる。このように、廃棄物課題を解決する有力な手段して高速炉を用いるための研究開発が着実に進んでいる。
小澤 隆之; 廣岡 瞬; 加藤 正人; Verdolin, F.*; Novascone, S.*
no journal, ,
米国INLで開発した3次元燃料挙動解析コードBISONにMOX燃料の燃料物性及び挙動解析モデルを組み込み、MOX燃料挙動評価に適用可能な3次元解析コードBISON-MOXを開発している。本発表では、MOX燃料の熱伝導度とともに蒸気種毎の蒸気圧に基づくポア移動モデルを適用し、常陽でのMA含有MOX燃料の照射試験で得られた燃料組織変化のO/M依存性を、BISON-MOXを用いて2次元で解析評価した結果を報告する。
小澤 隆之; 廣岡 瞬; 加藤 正人; Novascone, S.*; Medvedev, P.*
no journal, ,
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。
大西 貴士; 森下 一喜; 渡部 雅; 横山 佳祐; 加藤 正人
no journal, ,
放射性廃棄物減容化・有害度低減のための高速炉燃料として、マイナーアクチニド(MA)を含有したMOX燃料の研究開発が進められており、燃料設計を行う上でMAを含むMOX燃料の照射挙動評価及び熱物性データの取得は必要不可欠である。MAの1つであるCmを含むMOX燃料の物性値に関する報告例はほとんどないことから、その基礎特性(相状態、熱伝導率等)の評価を目的として、照射済燃料から分離したCmを添加したMA含有MOX燃料ペレットを作製した。照射済燃料の溶解液に化学分離操作を行った結果、約30
gのCm(硝酸塩)を回収した。得られたCmを用いてペレット5個を作製し、いずれも割れや欠けのない良好なペレットであることを確認した。また、ペレットを硝酸溶解した後に化学分析を行った結果、Pu富化度は29wt%であり、MAとして2
10
wt%のCmと、0.5wt%のAmを含み、目標燃料組成を満足していた。本試験で作製したペレットを基礎特性(相状態及び熱伝導率)の評価に供した。本研究の一部は文部科学省原子力システム研究開発事業JPMXD0219214921の助成を受けたものである。
