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報告書

核燃料取扱主任者試験問題解答例集

内田 正明; 吾勝 永子; 荒井 康夫; 湊 和生; 末武 雅晴; 高田 和夫; 井川 勝市

JAERI-Review 94-001, 94 Pages, 1994/08

JAERI-Review-94-001.pdf:2.74MB

核燃料取扱主任者試験問題(第22回~第25回)の解答例集である。各解答例には簡単な説明または参考書を付した。なお、法令関連の解答例は含まれていない。

報告書

高温工学試験研究炉の試験燃料体の健全性評価

林 君夫; 塩沢 周策; 福田 幸朔; 鶴田 晴通; 井川 勝市; 豊田 純二*; 佐藤 貞夫; 飛田 勉; 白鳥 徹雄; 赤堀 光雄; et al.

JAERI-M 90-115, 77 Pages, 1990/07

JAERI-M-90-115.pdf:2.65MB

高温工学試験研究炉(HTTR)の試験燃料体として装荷するB型燃料体の健全性の評価を行なった。B-1型燃料体の被覆燃料粒子の仕様は、ドライバー燃料であるA型燃料体の仕様に比べて、燃料核直径及び被覆層厚さを若干変更したがいずれも安全側への変更である。B-2型燃料体は、SiC層の代わりに高温化学安全性に優れたZrC層を用いるもので、A型燃料体より健全性が向上することを実証している。B-3型燃料体は(U,Th)O$$_{2}$$燃料核-SiC被覆粒子を用いるものであり、HTTRにおける照射条件は、その健全性データが十分取得されている範囲までとした。以上のことから、これらのB型燃料体のHTTR通常運転条件下における、これらのB型燃料体のHTTR通常運転条件下における健全性は保たれると判断した。また、燃料許容設計限界として、運転時の異常な過渡変化時に燃料最高温度が1600$$^{circ}$$Cを超えないことと定めることの妥当性を示した。

論文

凍結法による(Th,U)O$$_{2}$$粉末の調製

井川 勝市

21世紀のエネルギー源としてのトリチウムに関する総合研究, p.120 - 121, 1990/03

(Th,U)O$$_{2}$$粉末を凍結法により調製した。得られた粉末の粒度分布を測定した。凍結というプロセスを経由することにより、粒度の小さい粉末が得られることがわかった。

報告書

高温ガス炉用燃料に関する試験研究

福田 幸朔; 小川 徹; 鹿志村 悟; 林 君夫; 飛田 勉; 小林 紀昭; 湊 和生; 菊地 啓修; 村上 裕彦*; 菊池 輝男; et al.

JAERI-M 89-007, 603 Pages, 1989/02

JAERI-M-89-007.pdf:17.98MB

本報告書は、燃料照射研究室で進めてきた高温ガス炉燃料開発について総括的にまとめたものである。内容は、製造した燃料の特性、照射挙動、FP挙動、SiC破損率、アメーバ効果、Pd/SiC反応、燃料コンパクト照射健全性、超伝導、燃料棒照射挙動等、広範なデータを含んでいる。

報告書

ThO$$_{2}$$系燃料の照射による格子定数変化に及ぼす照射温度の影響; JRR-2,VOF-18Hキャプセル

赤堀 光雄; 伊藤 昭憲; 白鳥 徹雄; 井川 勝市; 柴 是行

JAERI-M 87-016, 18 Pages, 1987/02

JAERI-M-87-016.pdf:1.03MB

Tho$$_{2}$$系燃料の照射による格子定数変化に及ぼす照射温度の影響について、計装キャプセルを用いた高温照射(300~500$$^{circ}$$C)により調べた。その結果、(Th,U)O$$_{2}$$の照射による格子定数の増加は照射温度が高いほど低くなる事がわかった。回復挙動からは、高温での照射により回復開始温度が高くなる事がわかった。一方、ThO$$_{2}$$へのCaO,Y$$_{2}$$O$$_{3}$$,及びNb$$_{2}$$O$$_{5}$$の添加は、格子定数増化の照射下回復および回復開始温度の増加を促進する事がわかった。また、実温照射デ-タとの比較を行い、照射温度の影響について考察した。

論文

In-pile release behavior of metallic fission products in graphite materials of an HTGR fuel assembly

林 君夫; 小林 紀昭; 湊 和生; 井川 勝市; 福田 幸朔

Journal of Nuclear Materials, 149(1), p.57 - 68, 1987/01

 被引用回数:8 パーセンタイル:64.17(Materials Science, Multidisciplinary)

ガンマスペクトル分析と旋盤切削によって第5次OGL-1燃料体の黒鉛スリーブ、内筒、ブロック中の金属核分裂生成物(FP)の分布を測定した。スリーブ中において長寿命FPのなめらかな軸方向分布と高い放出率が得られたが、これはSiC層破損を伴う被覆粒子破損率がかなり高かったことによる。Ag-110mについては低濃縮UO$$_{2}$$燃料について高燃焼度での高放出が懸念されているが、黒鉛スリーブの有効な保持能が見られた。Sb-125,Eu-154,Eu-155についても3.2%FIMAの燃焼度まで保持能が認められた。しかし、Cs-134、Cs-137についての保持は、900$$^{circ}$$C以上の高いスリーブ温度については限界があった。IG-110黒鉛中の炉内拡散係数をCs,Ag,Sbについて評価した。Csの拡散係数は入手しうる炉内データと妥当な一致を示した。

報告書

Preparations of high density (Th,U)O$$_{2}$$ pellets

赤堀 光雄; 井川 勝市

JAERI-M 86-100, 29 Pages, 1986/07

JAERI-M-86-100.pdf:1.28MB

粉末冶金法による高密度かつ均質な(Th,U)O$$_{2}$$ペレットの製造の検討を行なった。(Th,U)O$$_{2}$$粉末は、硝酸塩及び混合ゾルから得たウラン酸アンモンと水酸化トリウムの共沈物と、硝酸塩から得た混合シュウ酸塩とをか仮焼きすることにより調整した。(Th,U)O$$_{2}$$ペレットは焼結性、格子定数、微細構造、均質性及び化学量論性についてその特性を調べた。燒結雰囲気は得られたペレットの特性に対して重要な効果を持つことが判明した。(Th,U)O$$_{2}$$の燃焼性は、高ThO$$_{2}$$及び高UO$$_{2}$$組成で各々酸化性および還元性雰囲気において最も良好であった。さらに、理論密度99%で非常に均質な(Th,U)O$$_{2}$$ペレットがゾル粉末から得られた。

報告書

OGL-1第3次,第4次および第5次燃料体の照射試験

福田 幸朔; 小林 紀昭; 林 君夫; 湊 和生; 菊池 輝男; 足立 守; 伊丹 宏治; 岩本 多實; 井川 勝市

JAERI-M 86-092, 286 Pages, 1986/07

JAERI-M-86-092.pdf:23.75MB

本報告は、JMTRに設置してある高温高圧ガスル-プ(OGL-1)により昭和54年~57年にかけて行なった多目的高温ガス実験炉用燃料の照射試験について記述したものである。上記の期間には、第3次、第4次及び第5次燃料体の3体についての照射試験を行った。第3次燃料体は、照射による燃料棒曲がりを調べること、第4次燃料体は、中程度の照射度の照射挙動を調べること、そして第5次燃料体は、多目的高温ガス実験炉燃料設計値を満たす燃焼度での照射挙動を調べる事を、それぞれ主目的としている。照射の結果、第3次燃料体の燃料棒には多少の曲がりが見られたが、照射による異常は認められなかった。第4次燃料体では非常に良好な照射特性が見られた。第5次燃料体からのFPガス放出率は若干高かったが、これは実験炉設計評価値とほぼ同程度のレベルルであった。

論文

Reactions of Pd with SiC and ZrC

小川 徹; 井川 勝市

High Temp.Sci., 22, p.179 - 193, 1986/00

被覆燃料粒子SiC層の核分裂生成物Pdによる腐食は高温における燃料寿命に影響する。腐食過程の理解のために、被覆燃料粒子をPd蒸気および粉末中で加熱し、反応のモルフォロジーを調べるとともに、反応生成物の同定を行った。Pd-Si-C三元系における拡散経路を推定し、腐食過程について考察した。SiC代替材として有力なZrCについてもPdとの反応を調べた。ZrCはSiCよりもPdによる腐食に対して強いことが分った。また、ZrCとAg-Pd合金との反応について調べ、ZrPd$$_{3}$$の生成自由エネルギーとして、1473Kにおいて-271KJ/molという値を得た。

報告書

Survival temperature limit of unirradiated coated fuel particles

鹿志村 悟; 井川 勝市

JAERI-M 85-068, 19 Pages, 1985/06

JAERI-M-85-068.pdf:2.0MB

高温ガス実験炉VHTRの仮想事故関連研究のひとつとして、未照射TRISO-UO$$_{2}$$粒子の耐熱限界を求めるための一連の炉外加熱実験を行った。加熱後、X線ラジオグラフィと研磨面の光学顕徴鏡観察を行った。また,X線回折による分析も行った。加熱時問が短い場合の耐熱限界は、成形粒子では2500$$^{circ}$$C、未成形粒子では2400$$^{circ}$$Cであった。粒子破損率を加熱時間に対してプロットするとS字型になった。SiC劣化は比較的低温(2200$$^{circ}$$C)では厚さ減少で始まったのに対し、比較的高温(2500$$^{circ}$$C)では気孔生成で始まった。極度の高温では、粒子の完全破損が激しいSiC劣化の前に物理的に起こったのに対し、若干低温では、粒子の完全破損は激しいSiC劣化の後に化学的に起こった。

報告書

化学蒸着SiCの熱力学計算

湊 和生; 福田 幸朔; 井川 勝市

JAERI-M 85-043, 27 Pages, 1985/03

JAERI-M-85-043.pdf:0.9MB

自由エネルギー最小化法に基づく計算コードSOLGASMIX-PVを用いて、CH$$_{3}$$SiCle$$_{3}$$-H$$_{2}$$-Ar系の熱力学計算を行ない、CVD-状態図を得た。条件により、$$beta$$-SiC、$$beta$$-SiC+C(S)、$$beta$$-SiC+Si(S)、$$beta$$-SiC+Si(l)、Si(S)、Si(l)、またはC(S)が蒸着する領域があることがわかった。また、CH$$_{3}$$SiCle$$_{3}$$-H$$_{2}$$-Ar系では、$$beta$$-SiC+C(S)またはC(S)が蒸着することがわかった。これらの計算結果と報告されている蒸着実験結果とを比較した結果、$$beta$$-SiCが蒸着すると予測された領域の高温部(約2000K以上)で$$beta$$-SiC+C(S)が、低温部(約1700K以下)で$$beta$$-SiC+Si(S)がそれぞれ蒸着しており、SiCの蒸着機構を考察する上で重要な結果を得た。

報告書

被覆粒子燃料からの照射中金属FP放出 (74F9J,75F4A,75F5Aスィープガスキャプセル)

小川 徹; 福田 幸朔; 鹿志村 悟; 飛田 勉; 伊藤 忠春; 喜多川 勇; 宮西 秀至; 関野 甫; 沼田 正美; 岩本 多實; et al.

JAERI-M 85-041, 48 Pages, 1985/03

JAERI-M-85-041.pdf:1.33MB

74F9J、75F4A、75F5Aの3本のスィープガスキャプセルで照射した、計9種類のTriso破覆UO$$_{2}$$粒子試料について、キャプセル内部に放出された金属FP量を照射後定量した。照射温度、時間、照射終了時貫通破損割合($$phi$$EOL)および金属FP放出割合をもとに、個々の試料について主たるFP放出機構を推定した。幾つかの試料については、$$phi$$EPLおよび製造時SiC層破損割合($$phi$$BOL)では説明できない。多量のCs$$^{1}$$$$^{3}$$$$^{7}$$の放出が認められた。この余剰のCs$$^{1}$$$$^{3}$$$$^{7}$$の放出が認められた。この余剰のCs$$^{1}$$$$^{3}$$$$^{7}$$放出を、(1)照射による新たなSiC層破損の発生、あるいは、(2)健全なSiC層を通しての拡散放出、の二通りの仮説によって検討した。Ag$$^{1}$$$$^{1}$$$$^{0}$$$$^{m}$$はCs$$^{1}$$$$^{3}$$$$^{7}$$を上回る放出割合を示した。その他の金属FPではEu$$^{1}$$$$^{5}$$$$^{7}$$が大きな放出割合を示した。

報告書

高温ガス炉用燃料コンパクトの熱伝導率およびギャップコンダクタンスの測定

菊池 輝男; 岩本 多實; 井川 勝市; 石本 清

JAERI-M 84-236, 51 Pages, 1985/01

JAERI-M-84-236.pdf:1.84MB

高温ガス炉用燃料コンパクトの熱伝導率及びコンパクトースリーブ間のギャップコンダクタンスを、700~1500Kの範囲において、中心加熱法により測定した。熱伝導率は、燃料コンパクトの破覆粒子充填率をO、22、30及び35%と変えて測定し、ギャップコンダクタンスは、ギャップ内の充填ガス及びギャップ間隔を変えて調べた。熱伝導率は温度の上昇及び粒子充填率の増加とともに減少し、ギャップコンダクタンスは温度とともに増加し、ギャップ間隔の拡大とともに減少した。さらに、ギャップコンダクタンスは、充填ガスの熱伝導率に支配されることがわかった。

論文

Release of metal fission products from UO$$_{2}$$ kernel of coated fuel particle

小川 徹; 福田 幸朔; 関野 甫; 沼田 正美; 井川 勝市

Journal of Nuclear Materials, 135, p.18 - 31, 1985/00

 被引用回数:13 パーセンタイル:82.41(Materials Science, Multidisciplinary)

Cs$$^{1}$$$$^{3}$$$$^{7}$$,Cs$$^{1}$$$$^{3}$$$$^{4}$$,Sb$$^{1}$$$$^{2}$$$$^{5}$$,Ce$$^{1}$$$$^{4}$$$$^{4}$$,Ru$$^{1}$$$$^{0}$$$$^{6}$$,Ag$$^{1}$$$$^{1}$$$$^{0}$$$$^{m}$$のTriso被覆高密度UO$$_{2}$$核からの照射下における放出について調べた。照射後に健全粒子を注意深く破壊し、UO$$_{2}$$核中のFP残量,およびUO$$_{2}$$核と被服層との間でのFPの分配を、$$gamma$$線スペクトロメトリーによって調べた。結果を被覆燃料粒子中のFPの高温化学の観点から考察した。

論文

Research and development of ZrC-coated UO$$_{2}$$ particle fuel in Japan Atomic Energy Research Institute

小川 徹; 井川 勝市; 福田 幸朔; 鹿志村 悟; 岩本 多實

Nuclear Fuel Performance, p.163 - 169, 1985/00

ZrC被覆粒子燃料は在来型のSiC-Triso粒子燃料に代わり得る高温ガス炉燃料型である。最外層熱分解炭素(O-PyC)を有さないZrC被覆燃料粒子と、ZrC-Triso被覆燃料粒子の二種類について、これまで、製造・試験を行なってきた。第1世代のZrC被覆燃料粒子はO-PyCを有さなかったために、照射によってやや高い破損率を示した。にもかかわらず、ZrC層の化学的安定性は1870Kを超える高温照射によって実証された。

報告書

被覆燃料粒子の照射挙動試験(VI) (74F-1AキャプセルによるJMTR照射)

福田 幸朔; 鹿志村 悟; 小川 徹; 湊 和生; 井川 勝市; 岩本 多實; 石本 清

JAERI-M 84-199, 39 Pages, 1984/11

JAERI-M-84-199.pdf:4.2MB

多目的高温ガス実験炉の予備設計仕様に基づいて48年度及び49年度に試作した破覆粒子及び英国から輸入した破覆粒子を74F-1AキャプセルでJMTR反射体領域孔において5サイクル照射した。この照射では、破覆粒子に対する高速中性子照射量が最高9.6$$times$$10$$^{2}$$$$^{0}$$n/cm$$^{2}$$、その燃焼率が2.5%FIMAであったが、照射温度は1140$$^{circ}$$Cと、予定の温度よりかなり低かった。照射後試験では、外観検査、X線ラジオグラフィ、断面組織観察などを行い、破覆粒子の照射性能を調べた。その結果、48年度試作破覆粒子は比較的健全であったが、49年度試作破覆粒子では、その最外PgC層は強度的に不安定であった。英国からの輸入粒子は国産粒子に比べて照射性能においてかなり劣っていた。

報告書

被覆燃料粒子の自動寸法検査

鹿志村 悟; 井川 勝市

JAERI-M 84-196, 20 Pages, 1984/10

JAERI-M-84-196.pdf:0.61MB

破覆燃料粒子の直径を自動で測定するために、自動粒径測定装置(PSA:Particle Side Analyzer)を導入した。この装置を用いて、燃料核および破覆粒子の直径、真球度および密度を測定し、従来法(手作業)で得られた値と比較した。いずれもよい一致を示した。さらに、破覆層の厚さと密度について従来法との比較を試みたところ、前者はよい一致を示したが、後者は必ずしも満足とはいえず、実用は第1層のみに留めるのが望ましいと判断した。

報告書

OGL-1燃料棒の照射温度評価

福田 幸朔; 小林 紀昭; 湊 和生; 井川 勝市; 岩本 多實

JAERI-M 84-183, 39 Pages, 1984/10

JAERI-M-84-183.pdf:1.14MB

3本の燃料棒から構成される第5次OGL-1燃料体の燃料棒中の照射温度評価を、OGL-1熱解析コード、STPDSP2と3次元熱拡散コード、TRUMP、から成る計算システムで行った。この計算の入力データには、JMTR臨界実験装置によって測定した燃料棒円周方向は発熱分布、照射後試験で測定した第5次OGL-1燃料棒軸方向発熱分布、3本の燃料棒の発熱割合および照射前後における燃料コンパクト外径および黒鉛スリーブ内径変化などを使った。計算法としては、STPDSP2コードにより燃料棒軸方向におけるヘリウム冷却ガス温度分布および各燃料棒の発熱量を求め、これよりTRUMP計算を行った。この計算では燃料棒表面温度熱伝達係数を調整することにより、3本の燃料棒に装荷した全ての熱電対測定値に一致する温度が求められ、これにより燃料棒の各部位における温度を知ることができた。

報告書

被覆粒子燃料コンパクトの照射挙動試験(III) JMTRによる76F-6Aキャプセルの照射

菊池 輝男; 飛田 勉; 福田 幸朔; 岩本 多實; 井川 勝市; 石本 清; 松島 秀夫

JAERI-M 84-106, 75 Pages, 1984/06

JAERI-M-84-106.pdf:6.23MB

高温ガス炉用コンパクトの照射健全性とコンパクト用マトリックス材の照射特性を調べるために、針状コークス黒鉛系及び天然黒鉛-石油コークス黒鉛混合系マトリックスにより制作した燃料コンパクトを、76F-6Aキャプセルに封入し、JMTRの燃料領域において、3サイクル(約62日間)照射した。このキャプセルの高速中性子照射量の最大値は、1.6$$times$$10$$^{2}$$1(n/cm$$^{2}$$)、(E$$>$$0.18MeV)、燃焼率の最大値は3.4%FIMA、照射最高温度は1310$$^{circ}$$Cであった。この結果、天然黒鉛-石油コークス黒鉛混合系燃料コンパクトの長さ及び直径の収縮率は、それぞれ0.8%及び11%であり、針状コークス黒鉛系燃料コンパクトの直径収縮率は、これにくらべて若干大きかった。また、燃料コンパクトの金相試験の結果、一部の破覆粒子の緩断層に、中性子照射により生じた破損がみられた。

報告書

Carburization of UO$$_{2}$$ kernels in Cracked Particles and its Effect on Xenon Release

飛田 勉; 井川 勝市

JAERI-M 84-096, 16 Pages, 1984/05

JAERI-M-84-096.pdf:0.86MB

破覆に亀裂をもつ燃料粒子を試料として一連の炉外加熱実験を行い、燃料核の炭化の現象を追跡した。比較のため、裸の燃料核を黒鉛粉末中に埋込んだ試料も用いた。全社の試料では、1300$$^{circ}$$Cですでにかなり速い炭化が観察され、炭化速度は1週間で最高80%近くに達した。後者の試料では60時間でたかだか10$$sim$$20%であった。これは非晶質炭素(バッファー層)の方が黒鉛より化学的に活性であるためと考えられる。いずれにせよ、実験炉の漏常運転温度でも、破損粒子については核の炭化の現象を考慮に入れなければならないことがわかる。また、炭化した燃料核からのXe放出を放射化後過熱の方法で調べたころ、炭化によってXe放出が大幅に増加することも明らかになった。これは炭化に伴うBET面積の増加によると考えられる。

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