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論文

MOX燃料の技術動向

宍戸 利夫; 金子 洋光; 丸石 芳宏; 中江 延男

原子力工業, 36(10), p.47 - 52, 1990/10

MOX燃料の特徴と技術開発の動向について、(1)燃料設計、(2)プルトニウム転換、(3)燃料製造、の分野について動燃事業団の技術成果を中心に説明した。

報告書

The Study on the corrosion of pool components by the evaluation of micro-elements variation in fuel storage water, 1984

武田 維博; 金子 洋光; 渡部 一良; 落合 和哉

PNC-TN841 84-63, 10 Pages, 1984/10

PNC-TN841-84-63.pdf:0.12MB

None

報告書

「新技術」応用開発テーマ

小泉 益通; 井上 清*; 金子 洋光; 岸本 洋一郎; 金盛 正至*; 小島 久雄*; 虎田 真一郎; 宍戸 利夫*

PNC-TN842 83-05, 49 Pages, 1983/10

PNC-TN842-83-05.pdf:1.72MB

日本の産業技術には,今や世界をリードするものが数多くあり,その華々しい例として,工業用ロボットの普及台数,超LSI開発競争における目覚しい成果,あるいは日本車の海外での売れ方などが上げられる。二度の石油危機を通じ,無資源国日本としては加工貿易による立国しか生きる道はなく,それは即ち技術立国の道であることを国民が改めて認識したのである。かくして産業界の技術革新への熱中は激しくなり,ロボット,マイクロコンピュータ,新材料,遺伝子工業などの最先端技術の開発にしのぎが削られている。動燃事業団は,原子力という先端技術の開発に取り組む集団であるから,周囲の産業界に沸き起っている新技術開発の動きを良く見て,事業団の技術開発に役立つものはどしどし取り入れていくべきである。東海事業所核燃料サイクル検討委員会は,新技術検討ワーキング・グループを設け,いわゆる"新技術"とは,何かのサーベイを行ない,さらに我々の核燃料サイクル諸施設の開発に応用するとしたらどんなテーマが挙げられるかを検討してみた。ここで取り上げたテーマの中には,すでに予算化され実施されつつあるものがあるが,ほとんどは未着手である。事業団の使命は,炉および核燃料サイクルの先端技術を開発実証し,産業化への道を拓くことにある。したがって,どの技術においても,事業として経済的に成立する方向,大量処理が可能な方向を目指して行かねばならない。燃料サイクル技術は,放射性物質を扱う設備産業技術の性格を有しているから,"新技術"を応用することにより工程の簡素化,遠隔化,自動化などが計れ,その結果省力化,被曝低減化,低コスト化が期待できる。また装置類の寿命延長,保守補修に要する時間の短縮,発生廃棄物の減少あるいは効率的な核物質防護などにも応用が期待できる。今回の検討の中でもロボットの応用テーマが最も多く上げられていることでもわかる通り,ロボット技術を活用した遠隔保守,点検,監視作業などに現場のニーズが高い。コンピュータの応用などと合わせ,重点的に取り組むべき分野であろう。何か一つの新技術に飛びついたら,ただちに大きなブレークスルーにつながるということは幻想であろうが、世の中の新しい技術に目を光らせ,随所に取り入れていくことを心がけていく必要がある。

報告書

(U0.7,Pu0.3)O2-X燃料の熱伝導度測定(II)

金子 洋光; 山口 俊弘; 小無 健司*; 上村 勝一郎*

PNC-TN841 83-36, 107 Pages, 1983/06

PNC-TN841-83-36.pdf:3.04MB

原子炉内での燃料挙動予測,解析する上で,燃料の熱伝導度を知ることは,重要である。本報告は,高速原型炉「文殊」に使用される。(U0.7,Pu0.3)O2-x燃料を用いて,燃料密度,O/M比及び温度を測定パラメータとして,熱伝導度を測定しまとめた結果を報告するものである。現在までに,混合酸化物については,数多くの研究者によって測定,報告されている。しかし燃料密度85%T.D,プルトニウム富化度30%の燃料について測定,報告されているものは数少ない。したがって我々は,「文殊」燃料仕様での燃料設計上重要な熱伝導度を知るために測定を行った。測定は,温度範囲900$$^{circ}C$$$$sim$$2400$$^{circ}C$$,O/M比1.94$$sim$$2.00さらに燃料密度を85%T.D$$sim$$95%T.Dの測定パラメータとし行った。その結果900$$^{circ}C$$$$sim$$1600$$^{circ}C$$の温度範囲では,O/M比,密度の変化により,熱伝導度に変化が見られるが,1600$$^{circ}C$$以上の高温になると,密度の影響がなくなることがわかった。

報告書

核燃料物性データ集(II)

小無 健司*; 金子 洋光; 長井 修一朗; 立花 利道; 山口 俊弘; 八登 唯雄*

PNC-TN841 82-58, 110 Pages, 1982/10

PNC-TN841-82-58.pdf:1.72MB

FBR,ATRの設計および燃料照射挙動解析のため,必要とする国内外の燃料物性に関するデータの整理,評価 核燃料物性データ集(PNCT841-79-15)に報告されている物性データの内で,特に,重要と考えられる項目について,データの整理,評価を行い,推奨値,推奨式を決定した。

報告書

「もんじゅ」用混合転換燃料のJRR-2照射試験(1) -燃料製造からキャプセル製作まで-

青木 義一*; 金子 洋光; 横内 洋二*; 山口 俊弘; 衣笠 学*; 堀井 信一*

PNC-TN841 82-48, 113 Pages, 1982/09

PNC-TN841-82-48.pdf:4.83MB

高速原型炉「もんじゅ」に使用される燃料は混合脱硝法で得られた粉末を原料にして製造される。このような方法で製造されたペレットは従来のペレットと物性的に違いは少ない。本試験は照射において直脱粉より作ったペレットがどの様な挙動を示めすのか確証するために行う。この照射試験の結果は製造側へ貴重なデーターを提供してくれるものと考えられる。

報告書

計測線付燃料集合体(INTA)の燃料ピン計装技術の開発(1) 燃料ピン中心温度測定用センサーの開発

山口 俊弘; 堀井 信一*; 鹿島 貞光*; 長井 修一朗; 金子 洋光; 瀬谷 道夫*; 宇留鷲 真一*

PNC-TN841 82-25, 74 Pages, 1982/03

PNC-TN841-82-25.pdf:2.03MB

「常陽」MK-II INTA(計測線付燃料集合体)照射に用いる燃料中心温度センサー(FCTMS)の開発と,このセンサーを燃料ピンに組込む技術の開発を行った。また,FCTMSに使用する部材の"常陽"MK-IIへの使用の可否を判断するために,炉外試験およびJRR-2を用いた照射試験を実施した。さらにこれらのデータをもとに各々の試験について評価・解析を行った。その結果から,次のような事が得られた。1. プル燃部で開発した,FCTMS内気密端子の構造および性能について十分"常陽"MK-IIに使用できるものである。2. ただし,熱電対の熱起電力の信頼性は,今回の実験からでは判断できなかった。しかし今後における熱電対のR&Dの方向が明確になった。3. FCTMSの組立ておよびFCTMSの燃料ピンへの組込み技術については,技術確立の見通しがついた。本報告書は,以上の結論の詳細について,実験データとその評価も含めて報告し,第2段階の計装技術開発に役立たせる目的で作成した。

報告書

(U,Pu)O$$_{2}$$燃料の炉外焼きしまりと組織変化

八登 唯夫*; 山口 俊弘; 長井 修一朗; 金子 洋光

PNC-TN841 82-14, 31 Pages, 1982/02

PNC-TN841-82-14.pdf:2.6MB

混合酸化物燃料の1,700$$^{circ}C$$における再焼結試験を行い、PuO2富化度,初期密度,製造条件等が異なる7種類のペレットの密度変化と金相組織とを対比させ、炉外焼きしまりについて評価し以下の結論が得られた。(1)生原料粉を主原料として製造したペレットは焼きしまり量が小さい(0.5$$sim$$0.6%)、(2)乾式回収粉を主原料として製造したペレットは焼しまり量が大きい(4$$sim$$5%)、(3)低密度ペレットでかつ焼きしまりを起らせないためには、ポアフォーマーの添加は有効である、(4)製造時に多量の不純物ガスを内部に取りこんだペレットではむしろ焼きぶくれが生ずる。

報告書

FCCI(燃料-被覆管化学的相互作用)炉外評価試験

本田 裕*; 八登 唯夫*; 小無 健司*; 大津 実*; 舘山 正彦*; 金子 洋光

PNC-TN841 81-30, 62 Pages, 1981/03

PNC-TN841-81-30.pdf:6.93MB

高速炉燃料ピンの寿命評価において重要な因子であるFCCIの機構を把握するために炉外腐食試験を行い並行してFCCI低減化のための試験を行った。炉外腐食試験ではFCCIに最も関わりの深いFPとしてCsとTeを取り上げCs-Teによる被覆管の腐食においてはTeが重要な役割を果たす事を見出した。内面腐食低減化試験では酸素ゲッターを用いて燃料ピン内の酸素ポテンシャルをコントロールする方法を採用して,幾つかの酸素ゲッター材の候補について特性評価実験を行った。

報告書

原料粉末の安定化処理試験(1) UO2粉末の熱処理と焼結特性

金子 洋光; 横内 洋二*; 成田 大祐*; 青木 義一*; 長井 修一朗

PNC-TN841 82-44, 43 Pages, 1981/02

PNC-TN841-82-44.pdf:5.11MB

以下に示す実験結果から,もんじゅ燃料の安定化処理を行う場合雰囲気としてN2‐5%H2ガスを使用するならば、1300$$^{circ}C$$温度を考慮する必要があると結論される。1.焼結性の異なる粉末をN2‐5%H2ガス雰囲気中,1300$$^{circ}C$$で熱処理することにより,特定の焼結性を有する粉末に揃えることが可能である。2.グリーンペレットの加熱による収縮特性の変化と,粉末熱処理による焼結特性の変化との間に良い相関関係を得た。3.グリーンペレット中の開空孔を小径側から累積した体積が、全開空孔体積の90%に相当する開空孔の直径であるd90と焼結度との間に、非常に良い相関関係を得た。4.グリーンペレット中の空孔構造は,粉末粒子の大きさのみならず,その凝集強度によって決定される。その際,凝集強度はグリーンペレットの圧裂破壊強度を測定することによって定性的に推定し得る。

論文

燃料被覆管の照射下における化学的挙動 VII FCCIの照射試験及び防止法

金子 洋光

日本原子力学会誌, 23(8), p.581 - 583, 1981/00

None

報告書

有限要素法による応力解析コード"PLASTIC"のマニュアルと応用例

立花 利道; 金子 洋光; 本田 裕*

PNC-TN841 80-45, 118 Pages, 1980/09

PNC-TN841-80-45.pdf:2.73MB

二次元問題の詳細な応力解析を得るため,有限要素法解析コード"PLASTIC"を開発した。本コードは任意の形状,物体に対して任意の外力を作用させた場合,どの様に変形するか,どの様な応力およびひずみを示すかを予測するために開発した応力解析コードである。本コードを使用して,核燃料ペレット,被覆管およびペレット/被覆管の応力(ひずみ)解析を行いATR燃料棒,FBR燃料ピンの開発に役立てた。本報告はコードの使用方法と内容説明および解析例を示すものである。

報告書

高速炉燃料のJMTRにおける照射試験(II) 77F-2P,3Pキャプセル製造データ集

山口 俊弘; 本田 裕*; 金子 洋光

PNC-TN841 80-36, 237 Pages, 1980/05

PNC-TN841-80-36.pdf:14.28MB

本報告は,昭和51年4月より文珠仕様の燃料ピン部材を用いての基礎照射試験を行なっている一連のシリーズで,昭和53年に行なった,77F-2P,3Pの燃料ピン,キャプセル製作についてのデータをまとめて報告するものである。77F-2P,3Pの照射目的として,2Pは,高速炉被覆管の内面腐食低減化法の開発の一環で,燃料ピン内に酸素ゲッター,模擬F.P.元素を封入し,照射における被覆管内面腐食挙動を調べることを目的とした。3Pは,燃料一被覆管の機械的相互作用(FCMI)を防止するために,Csの移動機構を調べることを目的とした。燃料ペレットの製造履歴については,N843-80-14を参照されたい。

報告書

燃料ピン挙動解析コード "DIRAD-II"

山口 俊弘; 金子 洋光; 本田 裕*

PNC-TN841 80-09, 65 Pages, 1980/02

PNC-TN841-80-09.pdf:1.11MB

DIRAD-IIは,昭和54年7月より12月にかけて,旧DIRADコードを改良・修正したものである。本コードは照射初期(燃焼度10,000MWD/MTM以下)における原子炉燃料要素の主に熱と燃料内の組織変化の挙動予測,解析プログラムの第1版であり,ここにその内容を報告する。プログラムは,1燃料要素を解析の対象とし,軸対称体系を仮定し,軸方向,半径方向に燃料要素を分割し,与えられた照射履歴に従い,計算を行っていく。燃料要素の解析体系は燃料ペレット,被覆管,冷却材から構成され,プログラム内に用意された材料を指定することにより,種々の原子炉タイプの燃料要素の解析が可能である。更に,燃料要素をキャプセルに封入した構造の体系についての熱的解析も用意されているため,キャプセル照射の解析も可能である。又,物性値も複数の種類が用意してあるため,問題に応じた解析が可能である。また,熱中性子炉の条件下での解析を行うことも出来る。プログラムはFORTRAN IVで記述され,軸方向10分割計算例で,FACOM-M-160により計算時間はCPU Time 6秒/TIME STEPである。JRR-2照射試験での解析の場合,1分間21秒で計算終了する(31TIME STEP,軸方向5分割)。

報告書

高速炉燃料ピンのFCCI(燃料-被覆管化学的相互作用)に関する調査報告(I) 燃料ピン内の化学とFCCIの機構

本田 裕*; 八登 唯夫*; 小無 健司*; 金子 洋光

PNC-TN842 80-01, 91 Pages, 1980/01

PNC-TN842-80-01.pdf:2.28MB

燃料ピン内の化学において最も重要な因子は,温度と酸素ポテンシャルである。典型的なLMFBR燃料の酸素ポテンシャルは,燃料表面で約-100kcal/molである。Csは燃料との反応によりCs/SUB2(U,Pu)O/SUB4を生成する。また,軸方向に移動してブランケット UO/SUB2との反応によりCs/SUB2/UO/SUB4を生成する。被覆管内面ではCs/SUBx/CrO/SUB4(x=3,4)およびCsOHが生成する可能性があり,これらは被覆管の腐食において特に重要である。被覆管成分のヨウ化物MI/SUB2(M=Fe,Cr,Ni)およびテルル化物MTe/SUBnは被覆管成分の質量移行に関連して重要である。FCCIの機構としては,現在までに報告されているCsOH,Cs-Te,Csによる粒界腐食のモデルとI,Cs-Teによる被覆管成分の質量移行のモデルの紹介を行った。

報告書

燃料/被覆管機械的相互作用に関する簡便モデル式(I)

本田 裕*; 立花 利道; 金子 洋光

PNC-TN841 79-41, 15 Pages, 1979/07

PNC-TN841-79-41.pdf:0.37MB

半径方向にクラックを有する燃料ペレットと被覆管とが機械的に接触する際,被覆管に局所的に発生する最大ひずみを簡単に評価するため,イギリスのGittusの理論的モデル式および有限要素法解析コード"PLASTIC"でえられた局所的最大ひずみ結果を単純な数式で示した。そして,燃料挙動解析する際,被覆管の平均ひずみをこの式に代入すればクラック入りペレットと被覆管とが機械的接触した時の被覆管に発生する局所的ピークひずみがえられるようにした。

報告書

Friction coefficient measurementsn and analysis of local stress/strain in Zircaloy-2 cladding

立花 利道; 中江 延男*; 金子 洋光; 本田 裕*

PNC-TN841 79-37, 21 Pages, 1979/06

PNC-TN841-79-37.pdf:1.2MB

None

報告書

焼きしまりモデルのレビュー

本田 裕*; 中江 延男*; 金子 洋光

PNC-TN842 79-02, 50 Pages, 1979/03

PNC-TN842-79-02.pdf:0.96MB

本報告は,照射焼きしまりモデル(実験モデルも含む)をレビューしたものである。1,972年,照射焼きしまりが発見されて以来,数多くの照射実験が行なわれ,また照射焼きしまりモデルも数々の研究者により提案されてきた。しかし,これらのモデルにおける焼きしまり機構の考え方は,それぞれ異っている。そこでこれらのモデルを整理し,燃料挙動解析用の最適モデルを提案した。本報告では,1,978年までに発表された6つの理論モデルと4つの実験モデルについてのレビューを行った。

報告書

核燃料物性データ集 $$sim$$1979年2月

本田 裕*; 金子 洋光; 立花 利道; 山口 俊弘; 八登 唯夫*; 中江 延男*; 小無 健司*

PNC-TN841 79-15, 396 Pages, 1979/03

PNC-TN841-79-15.pdf:8.11MB

FBR,ATRの設計および燃料照射挙動解析のため,必要とする国内外の燃料物性に関するデータの集積,評価過去$$sim$$1979年2月までに報告された物性データの集収整理を行った。

報告書

燃料・被覆管両立性試験-4 内面腐食被覆管の内圧クリープ破断強度

三浦 信; 本田 裕*; 大森 拓郎; 金子 洋光; 神谷 和明; 八登 唯夫*; 田中 康正; 小無 健司*

PNC-TN841 79-11, 118 Pages, 1979/02

PNC-TN841-79-11.pdf:10.71MB

高速原型炉用被覆管(20%CW,SUS316 48年度試作住金製)の内面をCsOHおよびCsOH+CsIの模擬F.P.腐食剤により腐食し,腐食剤を洗浄除去後,内圧クリープ試験片に加工し,650度Cおよび700度C大気中においてクリープ破断試験を行なった。主な結論は以下の通りであった。(1)腐食方法としてはCsOH+CsIの混合物を用いる方が再現性の良い粒界腐食層を得られる。CsOHだけでは剥離層を生じ,腐食深さのバラツキも大きく,クリープ試験には不適であった。(2)CsOH+CsIによって腐食された被覆管の内圧クリープ破断強度は腐食層の厚さをそのまま差し引いた肉厚とした場合,腐食していない素管の強度と良く一致した。なお,本データは被覆管内面に腐食層をもった状態でのクリープ試験結果であるから,本試験でカバーされていない1,000時間以上の長期間領域における強度を外挿することは出来ない。

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