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論文

Irradiation effects on yttria-stabilized Zirconia irradiated with neon ions

北條 智博; 相原 純; 北條 喜一; 古野 茂実*; 山本 博之; 二谷 訓子; 山下 利之; 湊 和生; 佐久間 隆昭*

Journal of Nuclear Materials, 319, p.81 - 86, 2003/06

 被引用回数:16 パーセンタイル:25.73(Materials Science, Multidisciplinary)

岩石型燃料の母材として注目されている安定化ZrO$$_{2}$$の照射特性を調べた。核分裂片による照射損傷は、高エネルギー領域で生じる電子励起による損傷と低エネルギー領域で生じる核的衝突による損傷の二種類に大きく分けることができる。この中で、材料の損傷は、核的衝突によるはじき出しが主と考えられている。そこで、原研が開発して、低エネルギーイオン加速器付設高分解能電子顕微鏡を用いて、加速電圧35keVのNe$$^{+}$$イオンを室温から1200$$^{circ}$$Cに加熱した上記材料に照射し、各温度による損傷形態の違いを明らかにした。その結果、Ne照射では、各温度領域で材料の非晶質化を観察することができず、対照射性が非常に高いことを明らかにした。さらに、同温度の重照射で、数nmのNeバブルが生じることを明らかにした。また、1200$$^{circ}$$Cの高温照射では、バブルは、大きく成長し数十nmに成長することを電顕その場観察法を用いて明らかにすることができ、この結果から、高温照射によるスエリング量を推定することが可能になった。

論文

Current status of researches on the plutonium rock-like oxide fuel and its burning in light water reactors

山下 利之; 秋江 拓志; 中野 佳洋; 蔵本 賢一; 二谷 訓子; 中村 武彦

Progress in Nuclear Energy, 38(3-4), p.327 - 330, 2001/02

 被引用回数:12 パーセンタイル:32.65(Nuclear Science & Technology)

余剰プルトニウムの軽水炉での燃焼を目的とする岩石型プルトニウム燃料概念を発展させた。不活性マトリックスの基礎物性と岩石型燃料の照射挙動の研究から、有望な燃料候補として粒子分散型燃料を開発した。本燃料とPuO$$_{2}$$と種々の添加物を固溶したイットリア安定化ジルコニア(YSZ)球状粒子をスピネルマトリックス中に均質に分散させたものである。また、既存計算コードによる安全性解析やNSRRでの反応度事故実験から、YSZとスピネルから成る岩石型燃料は現行UO$$_{2}$$燃料に匹敵する安全性を有することがわかった。これらに加えて、粒子分散型燃料の製造や照射試験に関する最近の成果をまとめた。

論文

Evaluation on chemical state of irradiated rock-like oxide fuels by nuclear and chemical modeling

二谷 訓子; 蔵本 賢一; 山下 利之; 大道 敏彦*

Progress in Nuclear Energy, 38(3-4), p.435 - 438, 2001/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.09(Nuclear Science & Technology)

岩石型プルトニウム燃料についてSOLGASMIX-PVコードを用いて多元素系熱力学平衡計算を行いアクチノイド並びにFPの化学形態を求め、酵素ポテンシャル変化の評価を行った。燃料の軽水炉での燃焼によるアクチノイド及びFPの元素量変化は、ORIGEN2コードにより求めた。初期燃料のプルトニウムがすべて4価であった場合、燃焼が進むに伴い酸素ポテンシャルの増加が見られ、被覆管の酸化等、好ましくない挙動を取る可能性が示唆されたが、添加するプルトニウムの一部を3価に還元することにより酸素ポテンシャルの増加を防ぐことが可能であることがわかった。燃焼により生成した酸素はプルトニウムを酸化した後、モリブデンを酸化すること、それに伴いヨウ素が凝縮相から気相へと移行することが明らかになった。

論文

Rock-like oxide fuels for burning excess plutonium in LWRs

山下 利之; 蔵本 賢一; 秋江 拓志; 中野 佳洋; 二谷 訓子; 中村 武彦; 草ヶ谷 和幸*; 大道 敏彦*

Proceedings of Workshop on Advanced Reactors with Innovative Fuels (ARWIF 2001) (CD-ROM), 10 Pages, 2001/00

軽水炉で余剰Puを燃焼させる岩石型燃料軽水炉燃焼システムは、Puのほぼ完全な燃焼と使用済燃料の直接処分を特徴とする。岩石型燃料は安定化ジルコニア(YSZ)とスピネルまたはアルミナから構成される燃料で、PuはYSZ中に固溶させる。YSZは不活性マトリクスとして優れた特性を有するが、熱伝導率が低い。これを補うためスピネルやアルミナとの混合物を用いる。照射損傷領域を低減させるためYSZ粒子をスピネルまたはアルミナマトリックス中に均質分散された粒子分散型燃料を開発した。粉末混合型及び粒子分散型燃料の照射結果を概括・報告する。また、岩石型燃料は高いPu消滅率を達成できる反面,燃料温度係数が極端に小さい。これを改善する方法としてU,Th,Er等の共鳴核種の添加が有効であることを示した。反応度事故条件下での燃料破損しきい値はNSRR実験より、現行のUO$$_{2}$$燃料と同等以上であることがわかった。

論文

Development of rock-like fuels for plutonium annihilation of plutonium in LWRs

山下 利之; 秋江 拓志; 二谷 訓子; 中野 佳洋; 中村 武彦; 白鳥 徹雄; 鈴木 康文

Proceedings of International Conference on Future Nuclear Systems (GLOBAL '99) (CD-ROM), p.8 - 0, 1999/00

軽水炉で余剰プルトニウムを消滅させるための岩石型燃料(ROX)の研究を展開した。ROX-LWRシステムは、核拡散抵抗性、環境安全性及びプルトニウム消滅率の観点から優れた特性を有する。不活性マトリックス及び燃料照射の研究から、最も有望な岩石型燃料として、プルトニウムと若干の添加物を加えた安定化ジルコニア粒子をスピネルマトリックス中に均質分散された粒子分散型燃料を開発した。また、炉心安全解析から、岩石型燃料装荷PWRは反応度事故や冷却水喪失事故条件下でも現行UO$$_{2}$$燃料装荷PWRと同等の安全性を有することが明らかになった。岩石型燃料のプルトニウム消滅量はMOX燃料と比べ約2倍大きいことがわかった。

論文

Solid-liquid phase equilibria of Np(VI) and U(VI) under controlled CO$$_{2}$$ partial pressures

加藤 義春; 木村 貴海; 吉田 善行; 二谷 訓子*

Radiochimica Acta, 74, p.21 - 25, 1996/00

これまでに報告のあったU(VI)及びPu(VI)の固液相平衡において、生成する沈澱の化学形に大きな違いがみられること、Np(VI)に関する同様の研究が全くないことなどから、Np(VI)及びU(VI)の固液相平衡の研究を行った。0.1M NaClO$$_{4}$$、25$$^{circ}$$C、pH2.5~5.5において、オゾンを含む80%、0.99%及び0.03%CO$$_{2}$$雰囲気でNp(VI)の溶解度を、100%及び0.03%CO$$_{2}$$雰囲気でU(VI)の溶解度を測定した。生成した沈澱をX線回折及び光音響分光で分析した結果、80%及び100%CO$$_{2}$$ではNpO$$_{2}$$CO$$_{2}$$(s)とUO$$_{2}$$CO$$_{3}$$(s)が、0.03%及び0.99%CO$$_{2}$$ではNpO$$_{3}$$・H$$_{2}$$O(s)とUO$$_{3}$$・2H$$_{2}$$O(s)が溶解度を決定する固相であることを明らかにした。それぞれの固相に対して得られた溶解度積はlog Ksp(NpO$$_{2}$$CO$$_{3}$$)=-14.62$$pm$$0.12、log Ksp(NpO$$_{3}$$)=-21.90$$pm$$0.09、log Ksp(UO$$_{2}$$CO$$_{3}$$)=-14.10$$pm$$0.14及びlog Ksp(UO$$_{3}$$)=-22.28$$pm$$0.05であった。

論文

Precision determination of charge dispersion and distribution in the proton-induced fission of $$^{238}$$U at 13.9MeV excitation

横山 明彦*; 高橋 成人*; 二谷 訓子*; 馬場 宏*; 春日 良一*; 山口 貴行*; 矢野 大作*; 高宮 幸一*; 篠原 伸夫; 塚田 和明; et al.

Z. Phys., A, 356(1), p.55 - 60, 1996/00

励起エネルギー13.9MeVにおける$$^{238}$$Uの陽子誘起核分裂において生成した核分裂生成物の電荷分散と電荷分布を、放射化学的手法を用いて精度よく求めた。電荷分布を基に最適電荷値を求め、核分裂片からの放出中性子数を見積もった。

論文

Abrupt changes of the characteristics of the proton-induced fission of $$^{238}$$U around 14-MeV excitation

馬場 宏*; 横山 明彦*; 高橋 成人*; 二谷 訓子*; 春日 良一*; 山口 貴行*; 矢野 大作*; 高宮 幸一*; 篠原 伸夫; 塚田 和明; et al.

Z. Phys., A, 356(1), p.61 - 70, 1996/00

$$^{238}$$Uの陽子誘起核分裂(入射陽子エネルギー9.0及び12.4MeV)で生成する核分裂生成物の電荷分布を、放射化学的手法を用いて精度良く求めた。この結果励起エネルギー14MeV近傍で電荷分布に急激な様相の変化を観測した。これは励起エネルギー14MeV付近で異なる核分裂機構が存在する可能性を示唆している。

論文

Phase relations of the uranium-neptunium-oxygen system

山下 利之; 二谷 訓子; 大内 金二; 室村 忠純; 辻 利秀*; 稲垣 博光*; 加藤 徹也*

Journal of Alloys and Compounds, 213-214, p.375 - 377, 1994/00

 被引用回数:11 パーセンタイル:34.14

U-Np-O系の相平衡を高温X線回折法および熱重量法で調べた。UO$$_{2}$$とNpO$$_{2}$$の粉末を所定の割合に混合し、Np(U+Np)比が0.2~1.0の試料を、空気中1300$$^{circ}$$Cで10時間加熱反応させて得た。それらの試料をHe/8%H$$_{2}$$、CO$$_{2}$$/1%CO、N$$_{2}$$/100ppmO$$_{2}$$、N$$_{2}$$/1%O$$_{2}$$ならびに空気中において、それぞれ、室温から1000$$^{circ}$$Cまでの温度に加熱し、その温度でX線回折を行った。空気中1000$$^{circ}$$Cでは、Np/(U+Np)比が0.5以下の試料は蛍石型相とU$$_{3}$$O$$_{8}$$との2相共存であるが、この比が0.6以上の試料は蛍石型相単相であった。蛍石型相の格子定数はウラン量の増加にともないわずかに減少するが、これは結晶半径の小さいU$$^{5+}$$,U$$^{6+}$$の生成に起因すると考えられる。He/8%H$$_{2}$$中1000$$^{circ}$$Cでは、すべての試料が蛍石型相単相であった。その格子定数と、Np/(U+Np)比との間に良好な直線関係がみられることから、低酸素ポテンシャル下ではNpO$$_{2}$$はUO$$_{2}$$中に全率固溶すると考えられる。

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