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報告書

雑固体廃棄物の一括溶融処理に関する高温物理化学的研究(III)(核燃料サイクル開発機構 委託研究成果報告書)

岩瀬 正則*

JNC TJ8400 2000-063, 78 Pages, 2000/03

JNC-TJ8400-2000-063.pdf:1.93MB

本研究は、焼却灰を介した溶融金属の酸化反応を制御し、かつそれをスラグ除染に積極的に利用する手段を確立すること最終目的としており、本年は焼却灰の主成分である複数のアルカリ硫酸塩を含む混合溶融塩の物理化学的性質、中でも融体中の酸化物イオンの物理化学的挙動を、溶融塩中のCu2+/Cu+酸化還元平衡によって調査した。2元系、3元系アルカリ金属硫酸塩中のCu2+/Cu+平衡におよぼす諸因子の影響のうち、本年度は特にガス分圧(酸素分圧、SO2分圧)について重点的に調査した。硫酸塩融体中におけるCu2+/Cu+比の酸素分圧、SO2分圧依存の関数形を提示し、その妥当性を熱力学的に検証した。さらに本年度は、高温腐食現象の機構解明の端緒として、複数のアルカリ硫酸塩を含む混合溶融塩中へCr2O3溶解実験を行った。結果から、一定温度および雰囲気において平均イオン半径、換言すれば酸素イオン活量が同じ融体は、同様の酸化物溶解挙動を示すという重要な知見が得られた。

論文

Oxidation of UO$$_{2}$$ under dry storage condition

中村 仁一; 大友 隆; 川崎 了

Journal of Nuclear Science and Technology, 30(2), p.181 - 184, 1993/02

https://doi.org/10.3327/jnst.30.181
 被引用回数：7 パーセンタイル：68.63(Nuclear Science & Technology)

使用済燃料の乾式貯蔵法の中で、空気中貯蔵及び事故時に不活性ガス中に空気の混入を許す貯蔵では、炉内破損燃料の場合、UO$$_{2}$$のU$$_{3}$$O$$_{8}$$への酸化に伴う体積膨張による燃料の破壊が最も重要である。本試験ではUO$$_{2}$$ペレットの酸化を熱重量法で測定し、ペレットの密度と酸素分圧の効果を調べた。UO$$_{2}$$の酸化は、U$$_{3}$$O$$_{7}$$の生成に対応する初期の低酸化速度の領域とU$$_{3}$$O$$_{8}$$の出現と粉末化に伴う遷移後の酸化速度の大きい領域より成る。両領域の速化速度とも、ペレットの密度に依存し、特に95%TD以下では酸化速度は急速に増大した。低酸素分圧の1%空気-アルゴン混合ガス中では、U$$_{3}$$O$$_{7}$$が空気中に較べて長時間安定であり、U$$_{3}$$O$$_{8}$$の出現と粉末化が遅れたことから、低酸素分圧下での貯蔵では、U$$_{3}$$O$$_{8}$$の出現が遅れ、燃料の貯蔵時の許容温度を空気中に較べて高く設定できる可能性が示唆された。

論文

Effects of oxygen partial pressure on oxidation of Zircaloy

中村 仁一; 橋本 政男; 大友 隆; 川崎 了

Journal of Nuclear Materials, 200, p.256 - 264, 1993/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(93)90336-W
 被引用回数：14 パーセンタイル：78.06(Materials Science, Multidisciplinary)

使用済燃料の乾式貯蔵時の酸化挙動を調べるため、ジルカロイ-4の酸化実験を酸素分圧0.1MPaから2$$times$$10$$^{-5}$$MPaの範囲において773kで行った。ジルカロイ-4の酸化速度は、最初3乗則に従い、異った酸素分圧下でも、ほぼ同じ酸化増量で一次則に変化した。一次則領域での酸化速度は、酸素分圧の0.15乗に比例する依存性を示し、この依存性は、ジルコニアの電気伝導度の文献値と良い一致を示した。低酸素分圧下での酸化被膜の劣化は、測定した酸素分圧条件下では生じなかったことから、乾式貯蔵時の許容温度の推定には、空気中での酸化速度を用いることができる。

報告書

Thermochemical calculations for the urania-cesium iodide reaction

宇賀神 光弘

JAERI-M 92-065, 113 Pages, 1992/05

JAERI-M-92-065.pdf:2.03MB

U-Cs-O-I-Mo系における相平衡に関して、現在利用可能な標準生成自由エネルギ値を用いて熱化学的計算を行なった。気体ヨウ素とCs$$_{2}$$U$$_{4}$$O$$_{12}$$あるいはCs$$_{2}$$UO$$_{4}$$とを生成するヨウ化セシウムと超化学量論的UO2との反応の開始に関して、300~1100$$^{circ}$$Cにおけるヨウ素分圧、酸素分圧及び酸素ポテンシャルが計算された。モリブデンの存在あるいは非存在下におけるCsI-UO$$_{2+x}$$反応の酸素ポテンシャルの計算しきい値は、そのばらつきの範囲内で、800$$^{circ}$$Cにおける著者らの一組の実験値と一致した。CsI-UO$$_{2+x}$$反応を解釈するのに適切なU-Cs-O-I-Mo系における相平衡に関して計算コードPURPLEを開発した。

論文

高温ガス炉用Ni基耐熱合金のクリープ挙動に及ぼす脱炭性ヘリウム雰囲気の影響

倉田 有司; 小川 豊; 中島 甫

鉄と鋼, 74(2), p.380 - 387, 1988/02

http://joi.jlc.jst.go.jp/JST.Journalarchive/tetsutohagane1955/74.380

高温ガス炉1次冷却系ヘリウム中での構造材料のクリープ挙動に及ぼす脱炭性雰囲気の影響を調べるため、不純物組成の異なる4種のヘリウム雰囲気中、950$$^{circ}$$CでハステロイXRおよびXR-IIのクリープ試験を行った。実験を行った4種のヘリウム中、低酸素分圧・低炭素活量のヘリウムで脱炭が観察された。脱炭が起った雰囲気では、急速な加速クリープが現われ、クリープ破断時間は著しく減少した。高温ガス炉1次冷却系ヘリウム中で、ハステロイXRおよびXR-IIの脱炭は、Crのスタビリティ図を用いた腐食領域図を使用することによって予測できることが示された。脱炭による金属材料のクリープ強度低下を防ぐために、高温ガス炉1次冷却材中の不純物をコントロールすることの重要性が指摘された。

論文

Sintering behavior of sol-gel ThO$$_{2}$$ microspheres

山岸 滋; 高橋 良寿

Journal of Nuclear Materials, 144(3), p.244 - 251, 1987/03

https://doi.org/10.1016/0022-3115(87)90037-7
 被引用回数：8 パーセンタイル：63.44(Materials Science, Multidisciplinary)

ThO$$_{2}$$ゲル球の稠密化に及ぼす乾燥・焼結条件の影響について研究した。焼結は水蒸気濃度0.4~99.7%の空気-水蒸気中あるいは低酸素分圧雰囲気中で行った。水蒸気濃度を制御した空気-水蒸気中で焼結すると、直径500$$mu$$mの焼結球の密度を91~99%TDに制御できることが分った。また、還元雰囲気中での焼結によっても高密度(99%TD)の焼結球が直径0.3-1.1mmの範囲で得られた。空気-水蒸気中で焼結した球の結晶粒径は、水蒸気濃度が高いほど大きい。また、球内部より表面のほうが大きかった。それに対し、Ar-4%H$$_{2}$$中焼結したものでは、球内部より表面のほうが小さかった。水蒸気中および還元雰囲気中における99%TDまでの稠密化の進行過程は異なり、後者は亜化学量論組成によって促進されると推論した。

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