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Pu
Am
O
Vauchy, R.; 堀井 雄太; 廣岡 瞬; 赤司 雅俊; 砂押 剛雄*; 中道 晋哉; 齋藤 浩介
Proceedings of 34th Nuclear Energy for New Europe (NENE2025) , p.232 - 238, 2026/01
The oxygen chemical diffusion of fast neutron reactor MOX UPuAmO was investigated by thermogravimetric analysis between 1773 and 1923 K, using an innovative experimental procedure. At a given temperature, the oxygen chemical diffusion coefficients were shown to decrease when the Oxygen/Metal ratio decreases (in hypo-stoichiometry). The variations of the oxygen chemical diffusion coefficients as a function of temperature and oxygen partial pressure (hence oxygen stoichiometry) were paralleled to a defect chemistry model.
Vauchy, R.; 堀井 雄太; 廣岡 瞬; 赤司 雅俊; 砂押 剛雄*; 中道 晋哉; 齋藤 浩介
Journal of Nuclear Materials, 616, p.156115_1 - 156115_16, 2025/10
被引用回数：1 パーセンタイル：54.69(Materials Science, Multidisciplinary)Controlling the Oxygen/Metal ratio during the sintering of uranium-plutonium mixed oxide fuels is strategic, especially for Fast Neutron Reactors. Within the frame of understanding the reduction of MOX during its sintering, new oxygen potential data and oxygen chemical diffusion coefficients of UPu
AmO were determined by thermogravimetry between 1773 and 1923 K on elongated cylindrical dense pellets. An innovative experimental protocol was developed to correlate oxygen chemical diffusion to Oxygen/Metal ratio ranges, and thus to the underlying defect chemistry. Oxygen self-diffusion coefficients were also obtained by combining the oxygen chemical diffusion coefficients with defect chemistry. These new data provide a better understanding of the mechanisms and kinetics of MOX reduction during its manufacturing as a sodium-cooled fast reactor fuel.
pellets by 28 GHz microwave irradiation赤司 雅俊; 松本 卓; 加藤 正人
Transactions of the American Nuclear Society, 118, p.1391 - 1394, 2018/06
本研究では28GHzのマイクロ波照射によるCeOペレットの焼結試験を実施し、焼結ペレットの密度に及ぼす原料粉の影響を検討した。最高温度1473Kにて30分間保持した条件において得られたペレットはかさ密度で最高94.2%T.D.に達した。原料粉の粒子径が大きくなるほどかさ密度は低下する傾向が見られた。一方、見かけ密度では全てのペレットが93.5%T.D.以上の値を示した。両者の違いはペレットの開気孔率の違いによって生じたことが分かった。マイクロ波焼結は試料を内部加熱させ、かつ均質に加熱することができるため、高密度でポーラスなペレットが得られたと考えられる。
加藤 正人; 渡部 雅; 松本 卓; 廣岡 瞬; 赤司 雅俊
Journal of Nuclear Materials, 487, p.424 - 432, 2017/04
被引用回数：24 パーセンタイル：87.00(Materials Science, Multidisciplinary)(U,Pu)Oの酸素ポテンシャルについて、最新の実験データベースを用い、欠陥化学に基づいて評価した。酸素分圧と定比組成からのずれxを解析し、点欠陥の生成エネルギを評価した。得られた欠陥反応の平衡定数を用いて、欠陥濃度、酸素ポテンシャル及び拡散係数の間の関係を記述した。
-PuO-ZrO pseudo-ternary system森本 恭一; 廣岡 瞬; 赤司 雅俊; 渡部 雅; 菅田 博正*
Journal of Nuclear Science and Technology, 52(10), p.1247 - 1252, 2015/10
被引用回数：5 パーセンタイル：34.40(Nuclear Science & Technology)福島第一原子力発電所の事故に対する廃炉計画の一環として、損傷炉心からのデブリの取出しやその後の保管の検討が進められている。これらの検討にはデブリの熱特性や機械特性を評価し理論的な根拠に基づいた事故シナリオにおける燃料の溶融過程の予測が必要である。本研究では模擬デブリ試料としてU, Pu, Zrの混合酸化物を作製し、燃料の溶融過程を検討する上で重要な熱特性の一つである融点についてサーマルアレスト法によって測定した。得られた結果から模擬デブリ試料の融点に対するPu及びZrの影響について評価した。
加藤 正人; 廣岡 瞬; 生澤 佳久; 武内 健太郎; 赤司 雅俊; 前田 宏治; 渡部 雅; 米野 憲; 森本 恭一
Proceedings of 19th Pacific Basin Nuclear Conference (PBNC 2014) (USB Flash Drive), 12 Pages, 2014/08
ウラン-プルトニウム混合酸化物(MOX)はナトリウム冷却高速炉の燃料として開発が進められている。MOXペレットの焼結挙動や照射挙動を解析するために、サイエンスベース燃料技術の開発を進めてきた。この技術は、適切な燃料製造条件や照射挙動解析結果について、機構論的なモデルを用いて計算し、供給することができる。
and zircaloy-2廣岡 瞬; 加藤 正人; 森本 恭一; 米野 憲; 内田 哲平; 赤司 雅俊
Journal of Nuclear Materials, 437(1-3), p.130 - 134, 2013/06
被引用回数：6 パーセンタイル：40.03(Materials Science, Multidisciplinary)In order to evaluate the method to clean up molten corium generated in the severe accident of reactor melt down, physical properties such as melting temperature and thermal conductivity are necessary. In this study, corium which simulates the molten core of a BWR was prepared from UO and zircaloy-2. Oxygen to metal (O/M) ratio of the corium was adjusted to hyper-stoichiometry, and the physical properties were investigated.
and zircalloy-2廣岡 瞬; 赤司 雅俊; 内田 哲平; 森本 恭一; 加藤 正人
Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1444, p.97 - 101, 2012/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)As a part of severe accident research in LWRs, physical and chemical properties of corium formed by meltdown of the reactor core have been studied. The corium consists of two kinds of phases, Zr-rich phase and U-rich phase. The U-rich phase has fluorite structure and Zr-rich phase has monoclinic structure which transforms to tetragonal and fluorite structure with temperature. These phase transformations with temperature change cause volume change and cracks. In this study, the corium was prepared from Zry-2 and UO, and thermal expansion was measured. Then, volume change with phase transformation was analyzed from the results.
and zircalloy-2加藤 正人; 内田 哲平; 廣岡 瞬; 赤司 雅俊; 米野 憲; 森本 恭一
Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1444, p.91 - 96, 2012/09
被引用回数：1 パーセンタイル：53.63(Materials Science, Multidisciplinary)Pellets of UO react with zircalloy (Zry) cladding to form corium in severe accident of LWRs. It is important to know thermal and chemical properties of corium to analyze fuel behavior in severe accident and to treat corium in post-accident. However, their data are limited. In this work, corium was prepared from UO and Zry-2, and its melting temperature and thermal conductivity were investigated as a parameter of U content. In the heating curves in the melting temperature measurement, thermal arrests were clearly observed. The solidus temperatures of 75%U, 50%U and 25%U-sample were determined to be 2622
C, 2509C and 2540C, respectively, which were consistent with solidus temperature reported in the UO-ZrO system. The melted samples were taken from W-capsule and sliced in a plate. Thermal diffusivity of the plate sample was measured. The data were lower than that of UO.
森本 恭一; 廣岡 瞬; 赤司 雅俊; 渡部 雅; 米野 憲; 小笠原 誠洋*
no journal, ,
福島第一原子力発電所の炉心にはGdO
を含むUO燃料が装荷されていることから、デブリに係る一連の評価の中ではGdの影響について評価しておく必要がある。同時に、炉心からのデブリ取出し作業において溶融燃料の再配置による再臨界への懸念から、炉内のGdの分布状態を把握することも極めて重要な課題となっている。本研究ではGd含有模擬デブリ試料:(U
Gd
Zr
)Oを調製して融点を測定し、溶融固化した試料のGdの分布状態や熱伝導率などを評価することにより、模擬デブリ中のGdの状態や基礎特性について評価した。この結果、模擬デブリ中のGdはデブリ内に均質に分布することが確認された。また、融点は(U
Zr)Oと同程度、熱伝導率は(UZr)Oの溶融試料に比べて低いことがわかった。
赤司 雅俊; 仁科 匡弘; 森本 恭一; 加藤 良幸; 加藤 正人
no journal, ,
MOX造粒粉を用いた充填試験を行い、燃料ペレット製造における金型充填に適したMOX造粒粉の特性評価を行った。その結果、試料の平均粒子径とハウスナー比が金型充填に対する指標となることがわかった。
の比熱及び熱拡散率松本 卓; 廣岡 瞬; 赤司 雅俊; 加藤 正人; 小笠原 誠洋*
no journal, ,
UOを用いて最高2000Cまでのエンタルピー及び熱拡散率を、それぞれドロップカロリー法及びレーザーフラッシュ法を用いて測定した。エンタルピーから比熱を評価した結果、約1500Cから比熱が急激に上昇する結果が得られた。一方、熱拡散率は1500Cまでは低下したが、約1500Cから2000Cまで一定の値が得られた。
廣岡 瞬; Vauchy, R.; 堀井 雄太; 赤司 雅俊; 砂押 剛雄*; 齋藤 浩介
no journal, ,
高速炉用MOX燃料では、被覆管の内面腐食を抑制するためにMOXペレットを還元ガスで焼結し、酸素ポテンシャルを低く調整する。高温保持中は雰囲気の酸素ポテンシャルを低く調整できるが、冷却時には酸素ポテンシャルが高くなり、MOXペレットのO/M比も上昇してしまう。本研究では、冷却時のO/M比の上昇を抑えることを目的に、冷却条件をパラメータとしたO/M比調整試験を行った。冷却速度を大きくすることで、MOXペレットの冷却時のO/M比の上昇を抑制することができた。今後は、より精密にO/M比をコントロールするためのデータ取得を進める計画である。
赤司 雅俊; 廣岡 瞬; 齋藤 浩介
no journal, ,
高速炉実証炉用MOX燃料は高燃焼度化に対応するため、酸素-金属原子数比(O/M比)1.97以下の仕様が検討されている。O/M比の調整は、熱処理炉においてMOXペレットから還元ガスに酸素が移行することで進行するが、工学規模の熱処理炉では、炉内に供給した還元ガスがMOXペレットに行き届かずこの仕様を満足できていない。シリーズ発表の1件目では、炉内ガス流の改良として、焼結皿上に整列したMOXペレットへガスを均質に供給できる炉体構造を設計したことを報告する。ガス流の方向を従来の垂直型から水平型へ変更し、また、ガス供給ノズルの配置・形状・口径・本数を最適化した。これらにより、ペレットに還元ガスが十分に行き届くようになったことが、ガス流動解析により確認できた。
廣岡 瞬; Vauchy, R.; 山田 忠久*; 古澤 尚也*; 赤司 雅俊; 齋藤 浩介
no journal, ,
ガス流を改良した熱処理炉を用いて、O/M比調整に係るコールド試験を計画している。この試験で酸素ポテンシャルの十分に低いガスが炉内に均質に流れることを確認する。このために、MOXと同様にO/M比が2
1.95付近で変化する模擬物質を検討している。酸素不定比性を持つCeOはMOXと比べて酸素ポテンシャルが非常に高いため、同じ雰囲気ガス下では急激なO/M比の変化が起こってしまう。そこで本研究では、O/M比の変化を緩やかにするため、酸素不定比性を持たないZrOにCeOを固溶した(Zr,Ce)Oを模擬物質として考え、酸素ポテンシャルを測定した。測定の結果、MOXのO/M比が2以下に変化する約-400kJ/mol以下の酸素ポテンシャルで、CeOのO/M比は1.75以下と非常に低いが、Zr
Ce
OのO/M比は21.93付近で緩やかに変化し、良い模擬性を示す結果が得られた。
-被覆管模擬デブリの特性に及ぼす酸素・金属比の影響廣岡 瞬; 加藤 正人; 森本 恭一; 米野 憲; 内田 哲平; 赤司 雅俊
no journal, ,
軽水炉のシビアアクシンデントで生成したと考えられるUO及び水蒸気酸化した被覆管から成るデブリは、炉内の高温水蒸気により、定比組成の酸素含有率より高い酸素量を含んだ状態になっている。このデブリの特性把握や事故進展挙動を解析するためには融点や熱伝導率等のデータが重要となる。本研究では、Zr含有率が49.0at%となるよう秤量したUO及びジルカロイ-2粉末から模擬デブリを作製し、O/M比を調整した試料において融点や熱伝導率等の熱物性について調べた。酸素・金属比が2.00, 2.01, 2.04の試料について、融点は2509C, 2495C, 2519Cとなった。熱伝導率においては、UとZrの固溶によってかなり低下しているため、酸素・金属比や温度により大きく変化せず、最高でも3W/Km以下のような低い値となった。
赤司 雅俊; 仁科 匡弘; 加藤 正人; 田中 達也*; 下坂 厚子*; 白川 善幸*; 日高 重助*
no journal, ,
A simplified fabrication method has been developed as advanced MOX fuel pellet fabrication process. It is important to fill powder uniformly into die and to produce good green pellets for stable supply of MOX fuel pellet. Die filling behavior is affected by various particle properties such as particle diameter, particle density and so on. In this work, die filling behavior was investigated as a function of particle diameter. MOX tumbling granule having mean particle diameters of 359, 296, 220 and 130 
m were used for filling experiment. Particles of 359 and 296 m were filled constantly. However, under the condition of 130 m, the filling ratio was a mere 12
. Simulation code combined the discrete element method and the computational fluid dynamics was applied to analyze the experimental results of the filling behavior. It was found that substitution between particle and air inside die affected the filling behavior of small size particle.
赤司 雅俊; 加藤 正人; 田村 哲也*
no journal, ,
離散要素法シミュレーションによる液体架橋を考慮した転動造粒体の一軸圧縮計算を行い、粒子間に作用する力が造粒体の圧壊強度に及ぼす影響について検討した。また、本シミュレーションの妥当性を検証するため、転動造粒法により調製したCeO凝集体に対して単軸圧縮試験を行い、シミュレーション結果と比較した。
ペレットの焼結試験赤司 雅俊; 松本 卓; 加藤 正人
no journal, ,
28GHzのマイクロ波照射によるCeOペレットの焼結試験を実施した。大気雰囲気下にて1200Cの昇温に要した時間は800s程度であり、昇温直後であっても約80%T.D.の焼結体が得られた。2kWの一定出力のマイクロ波照射による焼結により、短時間の焼結で密度80%T.D.以上の健全な焼結体が得られた。
Vauchy, R.; 赤司 雅俊; 廣岡 瞬; 砂押 剛雄*; 古澤 尚也*; 中道 晋哉; 齋藤 浩介
no journal, ,
高速炉用MOXペレットのO/M比は還元ガス中で熱処理することによって調整される。しかし、量産規模の焼結炉では、ガス流が悪いため1.98未満のO/M比を達成できていない。本研究では、還元ガスを用いる低O/M比調整技術の代替案として、MOX粉末に炭素粉末を添加して焼結する炭素熱還元法について実験的に評価した。
