Study on the relation between the crystal structure and thermal stability of FeUO and CrUO

秋山 大輔*; 日下 良二; 熊谷 友多; 中田 正美; 渡邉 雅之; 岡本 芳浩; 永井 崇之; 佐藤 修彰*; 桐島 陽*

Journal of Nuclear Materials, 568, p.153847_1 - 153847_10, 2022/09

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2022.153847

ウラン酸鉄,ウラン酸クロム、およびその固溶体を合成し、これらのウラン酸塩が異なる熱的安定性を示すメカニズムを研究した。熱的安定性を評価するため、ウラン酸塩試料の熱重量分析を実施した結果、ウラン酸クロムの分解温度(約1250C)に対してウラン酸鉄は低温(約800C)で分解するが、クロムを含む固溶体では熱分解に対する安定性が高まることが分かった。この熱的安定性と結晶構造との関係性を調べるため、エックス線結晶構造解析,エックス線吸収微細構造測定,メスバウアー分光測定,ラマン分光分析による詳細な結晶構造と物性の評価を行ったが、本研究で用いたウラン酸塩試料の間に明瞭な差異は観測されなかった。そのため、熱的安定性の違いは結晶構造に起因するものではなく、鉄とクロムとの酸化還元特性の違いによるものと推定した。クロムは3価が極めて安定であるのに対して、鉄の原子価は2価と3価を取ることができる。このため、ウラン酸鉄の場合には結晶中でウランと鉄との酸化還元反応が起こり、低温での分解反応を誘起したものと考えられる。

Measurements and analyses of the ratio of U captures to U fission in low-enriched UO tight lattices

中島 健; 赤井 昌紀; 山本 俊弘; 橋本 政男; 須崎 武則

Journal of Nuclear Science and Technology, 31(11), p.1160 - 1170, 1994/11

https://doi.org/10.3327/jnst.31.1160

U-235核分裂率に対するU-238捕獲反応率比(C8/F5)を4種類の稠密格子炉心1.42S,1.00S,0.75S及び0.56Sにおいて測定した。炉心は中央部に稠密格子のテスト領域を有し、周りを通常の格子のドライバ領域が囲んでいる。テスト領域の減速材対燃料体積比はそれぞれ1.420,1.000,0.750,0.564である。測定はウラン金属泊をテスト領域中心にある燃料棒内に設置して行われた。また、1.42S炉心と0.56S炉心では、C8とF5の燃料棒内半径方向の相対反応率分布の測定も行った。測定値に対する計算を連続エネルギーモンテカルロコードVIMとJENDL-2ライブラリ及びSRACコードシステムとJENDL-2,JENDL-3ライブラリにより行った。C8/F5の計算値は実験値を過大評価しており、その差は稠密になるとともに大きくなっている。反応率とその分布の計算値を実験値と比較した結果、ウラン238の共鳴捕獲断面積が過大評価されている可能性が示された。

高速EWS環境における臨界・遮蔽計算コードの整備

増川 史洋; 高野 誠; 井上 修*; 原 俊治*

JAERI-M 93-024, 31 Pages, 1993/02

JAERI-M-93-024.pdf:0.84MB

最近のエンジニアリングワークステーション(EWS)の性能の向上は目覚しく、臨界・遮蔽解析コードを現実的な時間で実行することが可能である。本報では当研究室でよく使用される臨界・遮蔽解析コード、MAIL3,ANISN-JR,KENO-IV,ORIGEN2,CITATION,TWOTRAN,VIM,DORTを高速EWS SUN-4/2で使用可能なように移植・変換を行った際のノウハウをまとめるとともに、EWSで各コードを実行する際の使用手引きを示した。各コードの実行の際にI/Oアクセスファイルを容易に指定できるようにサブミットコマンドを作成した。

Control rod effects on reaction rate distributions in tight pitched PuO-UO fuel assembly

C-S.Gil*; 奥村 啓介; 石黒 幸雄

JAERI-M 91-200, 61 Pages, 1991/11

JAERI-M-91-200.pdf:1.26MB

稠密格子燃料集合体において、BC制御棒の挿入・引抜きによる詳細な反応率分布のエネルギー構造に対する非均質効果を検討した。解析は、PROTEUS-LWHCR実験炉心に対応する六角燃料集合体に対して、JENDL-2ライブラリーとVIM及びSRACコードを使用して行った。反応率は、制御棒の挿入よりはむしろ、引抜きにより顕著な影響を受ける。制御棒の挿入・引抜きにより生ずる反応率の変化をスペクトルシフト、詳細群実効断面積の変化、及びそれらの高次項へと分解した。その結果、反応率の変化は主としてスペクトルシフトによることが判明した。SRACによる計算は、Pu-242に関する量を除けば、反応率及び反応率比を、VIMの計算値に較べて5%の精度で予測することが可能である。さらに精度を向上させるためには、共鳴エネルギー領域において、集合体内の非均質性を考慮して燃料の詳細群実効断面積を作成する必要がある。

JAERI contribution to the second NEACRP benchmark calculation on high conversion light water reactor lattices

奥村 啓介; 石黒 幸雄; 田中 健一*; C-J.Jeong*

JAERI-M 89-201, 150 Pages, 1989/12

JAERI-M-89-201.pdf:3.31MB

第31回NEACRP会合において、第2回高転換軽水炉格子に関するベンチマーク計算が行われることが決定された。それは、高転換軽水炉格子解析上のデータ及び計算手法に内在する炉物理上の問題点を明らかにするとともに、連続エネルギー・モンテカルロコードを使用して、決定論的手法に基づくコードに対する参照解を与えることを目的としている。新しい問題には、PROTEUS-LWHCR実験に対する解析も追加されている。原研は、VIM(モンテカルロ法)とSRAC(衝突確率法)コード及びJENDL-2ライブラリーを使用してこれに参加した。本報告書には、これらすべての計算結果がまとめられている。また、ベンチマーク問題に関連した共鳴の取り扱い及び幾何形状モデルに関する補足検討結果も示される。

連続エネルギー・モンテカロル・コード゛VIMのベクトル化

菅沼 正之*; 樋口 健二; 浅井 清

JAERI-M 86-190, 52 Pages, 1987/01

JAERI-M-86-190.pdf:1.24MB

VIMは臨界計算のため連続エネルギ-・モンテカルロ・コ-ドである。VIMの持っている3つのランダム・ウォ-ク制御系のうちで、組合わせ幾何形状システムを使用したランダム・ウォ-ク制御系のベクトル化をFACOM VP-100で行った。ベクトル化は中性子の並列的挙動を利用して行った。複数中性子のランダム・ウォ-クを同時に管理する為に、イベント・バンク方式と呼ばれる手法を用いた。VIMコ-ドのベクトル化には二つの問題点がある。一つはベクトル化改造時に持ち込まれるオ-バ-ヘッドが大きい事で、この問題はDOル-プの構造単純化等で低減する事が出来た。もう一つの問題は中性子の吸収、体系外への漏れ等によってもたらされるベクトル長の低下である。断面積ライブラリの単一バンド化と、イベント・バンクの最適化を行なう事によって平均ベクトル長の増大につとめた。

Measurements of O/U ratio and oxygen potential for UO(0≦x≦0.1)

宇賀神 光弘

Journal of Nuclear Science and Technology, 20(3), p.228 - 236, 1983/00

https://doi.org/10.3327/jnst.20.228

UO(0≦x≦0.1)のO/U比と酸素ポテンシャル(G)とを酸素センター併用の熱重量法により測定した。1000°および1200Cの測定から以下の結果を得た。x≧0.015の領域では、本実験によるO/U比とG値は従来のデータと良く一致した。0≦x≦0.015の領域ではGは従来の熱重量測定データより2~15kcal低く、xが減少するにつれその差異が大きくなる。1000°と1200CのG値に逆転現象が認められた。その結果、酸素の溶解の部分エントロピーとO/U比曲線に最大値(S=11e.u.;O/U=2.007)が存在することがわかった。この値はMarkinらのEMF法による結果と概略一致している。