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論文

Electrolysis of plutonium nitride in LiCl-KCl eutectic melts

白井 理; 岩井 孝; 塩沢 憲一; 鈴木 康文; 坂村 義治*; 井上 正*

Journal of Nuclear Materials, 277(2-3), p.226 - 230, 2000/02

 被引用回数:23 パーセンタイル:81.29(Materials Science, Multidisciplinary)

プルトニウム窒化物(PuN)のLiCl-KCl共晶塩系での溶解挙動をボルタモグラム測定等により検討した。理論的に導出したPuNの溶解電位(-0.865V)と実験値はほぼ一致した。陽極にはタングステンかご状電極を用い、その中にPuNを入れ、陰極にはモリブデン線を使用して、約0.54wt%のPuCl$$_{3}$$を含む塩中でPuの電解回収実験を行った。陰極電位を固定した定電位電解と陰極・陽極間の電流を一定とした定電流電解を行い、グラムオーダーのPu金属を回収することに成功した。電解時の各電極の電位をモニターすることにより、陽極ではPuNが溶解してプルトニウムイオン(Pu$$^{3+}$$)になり、陰極ではPu$$^{3+}$$がPuに還元されて析出することを確認した。電析物は$$alpha$$-Puを含むことをX線回折法により確かめたが、塩を多量にまき込んでいるため、Pu金属の単離は困難であった。

報告書

溶融塩電解及び合金調製用不活性ガス雰囲気グローブボックス並びに内装機器の製作

荒井 康夫; 岩井 孝; 中島 邦久; 白井 理; 笹山 龍雄; 塩沢 憲一; 鈴木 康文

JAERI-Tech 97-002, 45 Pages, 1997/01

JAERI-Tech-97-002.pdf:2.53MB

アクチニド窒化物の溶融塩電解と実験用アクチニド合金試料の調製を主な使用目的とするアルゴンガス雰囲気グローブボックス並びに内装機器を製作した。グローブボックスは、アクチニドを安全に取り扱うことに加えて、反応性に富む窒化物や合金試料、さらには塩化物溶融塩等を組成変化なしに取り扱うために、良好な負圧維持機能を有するとともに、高純度の不活性ガス雰囲気を確保することに重点をおいて設計、製作した。主要な内装機器として、溶融塩電解装置、電極処理装置、電解試験装置、アーク溶解炉、試料焼鈍装置及び熱量測定装置を上記グローブボックス内に格納した。これらについても、それぞれの実験目的に合致した諸性能を有していることを確認した。

報告書

「常陽」照射試験用ウラン・プルトニウム混合炭化物及び窒化物燃料ピンの製作

荒井 康夫; 岩井 孝; 笹山 龍雄; 岡本 芳浩; 塩沢 憲一; 鈴木 康文

JAERI-Research 96-009, 17 Pages, 1996/02

JAERI-Research-96-009.pdf:1.09MB

原研-動燃共同研究「高速炉用炭・窒化物燃料の基礎照射試験」に基づき、高速実験炉「常陽」で照射試験を行うためのウラン・プルトニウム混合炭化物燃料ピン1本及び混合窒化物燃料ピン2本を製作した。本報告書は、共同研究の中で、燃料ピンの設計、燃料ペレットの製造、燃料ピンの製作等において、原研が主に担当してきた項目について結果を整理したものである。

論文

Chemical forms of solid fission products in the irradiated uranium-plutonium mixed nitride fuel

荒井 康夫; 前多 厚; 塩沢 憲一; 大道 敏彦

Journal of Nuclear Materials, 210, p.161 - 166, 1994/00

 被引用回数:20 パーセンタイル:84.07(Materials Science, Multidisciplinary)

照射下におけるウラン・プルトニウム混合窒化物燃料中の固体FPの化学形態を、熱力学平衡計算および燃焼度模擬燃料のEPMA観察により推定した。計算は自由エネルギー最小化法に基づくSOLGASMIX-PVを用い、燃料温度および燃焼度をパラメータとした。一方実験では、英国ハーウエル研究所より入手した燃焼度模擬酸化物を炭素熱還元により窒化物に転換し、その焼結ペレットを観察用試料に供した。本実験および計算の結果は概ね良い一致を示した。すなわち、主な固体FPの中で、ジルコニウム、ニオブ、イットリウムおよび希土類元素等は燃料母相に固溶する一方で、析出相としてウランと白金属元素から構成されるURu$$_{3}$$型の金属間化合物およびモリブデンを主成分とする合金相の形成が確認された。また、本計算結果に基づき、燃料中への固体FPの蓄積によるスエリング率を、%FIMA当たり0.5%と評価した。

論文

Fabrication of uranium-plutonium mixed nitride fuel pins for irradiation tests in JMTR

荒井 康夫; 鈴木 康文; 岩井 孝; 前多 厚; 笹山 龍雄; 塩沢 憲一; 大道 敏彦

Journal of Nuclear Science and Technology, 30(8), p.824 - 830, 1993/08

 被引用回数:6 パーセンタイル:56.97(Nuclear Science & Technology)

高速炉用新型燃料であるウラン・プルトニウム混合窒化物(U$$_{0.8}$$Pu$$_{0.2}$$)N燃料ピンを製作した。今回製作した4本のHeボンド形燃料ピンは、完成検査後、2本ずつ2体のキャプセルに組み込まれ、現在JMTRで照射中である。燃料ペレットは、N$$_{2}$$-H$$_{2}$$混合気流中における酸化物の炭素熱還元法により調製した。燃料組成は化学量論的組成の一窒化物であり、酸素および炭素の残留量は2,000ppm以下と高純度である。燃料ピンは、He雰囲気のグローブボックス中でのTIG溶接により製作した。照射中のギャップコンダクタンスに関する情報を得る目的で、1本の燃料ピン中にはペレット中心温度測定用の熱電対を挿入した。被覆管および端栓の材質はオーステナイトステンレス鋼を標準材として用いたが、1本の燃料ピンには、ボイドスエリング特性に優れたフェライト鋼を採用した。そのほか、燃料-被覆管の初期ギャップ巾などを照射パラメータとした。

論文

Preparation of uranium-plutonium mixed nitride pellets with high purity

荒井 康夫; 塩沢 憲一; 大道 敏彦

Proc. of the 4th Int. Symp. on Advanced Nuclear Energy Research (JAERI-CONF 1/JAERI-M 92-207), p.167 - 172, 1992/12

原研でこれまで進めてきたウラン・プルトニウム混合窒化物ペレットの調製に関する成果をまとめたものである。混合窒化物は、良好な熱伝導度、高い核分裂性物質密度等高速炉用燃料として優れた特性を有する反面、粉末の対酸化性や焼結性の難点等の調製上の課題が残されていた。原研では始めに、高純度の不活性雰囲気グローブボックス群を整備し、粉末の酸化防止に代表される品質管理を容易に行えるようにした。混合窒化物の合成には、最も経済性に優れた炭素熱還元法を採用し、その中で生成物中に含まれる不純物量を最小に抑える原料中の炭素/酸化物比を決定した。さらに、粉砕、成型、焼結等の条件を検討して、高純度で且つ十分に品質管理された混合窒化物ペレットの調製条件を確立した。

報告書

第2回JMTR照射試験用ウラン・プルトニウム混合窒化物燃料ピン(89F-3A)の製作

鈴木 康文; 岩井 孝; 笹山 龍雄; 前多 厚; 荒井 康夫; 塩沢 憲一; 大道 敏彦

JAERI-M 91-078, 39 Pages, 1991/05

JAERI-M-91-078.pdf:1.19MB

高速炉用新型燃料として期待されるウラン・プルトニウム混合窒化物燃料の照射挙動を把握し、その健全性を実証するために、第2回JMTR照射試験にむけて燃料ピン2本を製作した。窒化物燃料の被覆管との機械的相互作用(FCM1)を抑制することを目的として、フェライト系ステンレス鋼被覆燃料ピンを新たに導入し、従来のオーステナイト鋼ステンレス被覆燃料ピンと組合せ、比較試験を行う計画である。これらの燃料ピンは1991年1月から目標燃焼度50GWd/tを目指して照射が開始されている。

報告書

第1回JMTR照射用ウラン・プルトニウム混合窒化物燃料ピン(88F-5A)の製作

鈴木 康文; 岩井 孝; 荒井 康夫; 笹山 龍雄; 塩沢 憲一; 大道 敏彦; 半田 宗男

JAERI-M 90-116, 47 Pages, 1990/07

JAERI-M-90-116.pdf:2.08MB

高速炉用新型燃料であるウラン・プルトニウム混合窒化物燃料の照射挙動を把握し、その健全性を実証するためにJMTRでの第1回目の照射試験用燃料ピンを製作した。2本組のヘリウムボンド燃料ピンのうち1本については、燃料中心温度を測定するために熱電対を計装した。本報告書では燃料ピンの設計、燃料ペレットの製造と確性試験、燃料ピンの溶接と検査までの工程のほか、今回新たに設置したTIG燃料ピン溶接装置の概略についても紹介する。

報告書

プルトニウム燃料用微量金属不純物定量装置の設計・製作および性能試験

福島 奨; 半田 宗男; 塩沢 憲一; 平田 勝; 水上 治男*

JAERI-M 90-062, 49 Pages, 1990/03

JAERI-M-90-062.pdf:2.4MB

直流アーク(DCA)および誘導結合プラズマ(ICP)の両発光源を備えたプルトニウム燃料用微量金属不純物定量装置を設計・製作した。本装置では、限られた燃料研究棟の床面積の有効利用を図るために、DCAおよびICP発光スタンドを1台のグローブボックス内に、しかも1台の分光器により測定できるよう同一光路上に配置する新しい設計を採用した。このために生じる光路長の増大に伴う感度低下、ICP発光分光分析用液体試料から発生する酸性蒸気によるグローブボックス内装装置の腐食劣化等の問題は、光学系の改善、給気導入系の新設等により解決した。本装置の定量性能は、グローブボックスに格納しない、単独発光源のDCAまたはICP発光分析装置に同等であることを、BEC(Background Equivalent Concentration)値の比較から確認した。

報告書

発光分光分析法による核燃料中の金属不純物元素の定量の現状; 調査報告書

半田 宗男; 平田 勝; 塩沢 憲一; 福島 奨

JAERI-M 90-015, 134 Pages, 1990/02

JAERI-M-90-015.pdf:3.28MB

発光分光法による核燃料中の金属不純物の定量の現状について調査した。発光分光法の開発の経緯、Pu用分析装置、核燃料中の金属不純物の許容濃度についてはじめに解説した。続いて、担体蒸留法-直流アーク(DCA)分光法(AES)によるU及びPu系燃料中の金属不純物の定量、化学分離、DCA-AESによる希土類元素の定量について概説した。また、誘導結合プラズマ(ICP)-AESによるTRUの定量及び金属不純物の定量について詳説した。さらに、各種微量分析法の検出下限値について、最新のレーザ励起-蛍光分析(LIF)及びレーザ励起-加速イオン化法(LEI)を含めて比較討論を行った。最後に大洗研燃料研究棟に整備したDCA-ICP-AESを利用した実験計画について紹介した。

論文

Determination of nitrogen in UN, PuN and (U, Pu)N by oxidation in circulating oxygen and gas chromatographic measurement of the combustion gases

半田 宗男; 塩沢 憲一; 岩井 孝; 荒井 康夫

Analytica Chimica Acta, 239, p.107 - 113, 1990/00

 被引用回数:9 パーセンタイル:47.68(Chemistry, Analytical)

UN、PuN及び(U,Pu)N燃料中の窒素の定量を簡便でかつ短時間内に高精度で行う技術を開発した。分析前の試料の酸化に伴う窒素の損失を防止するために高純度不活性ガス雰囲気グローブボックス内で試料の粉砕、秤量を行った後錫キャプセル中に気密圧封した。窒素の定量は、試料をキャプセルとともに循環酸素気流中で850$$^{circ}$$Cに加熱して酸化し、発生したガスをガスクロマトグラフで測定することにより行った。定量の変動係数は約0.7%と高精度であった。今回開発した窒素定量法は、研究用燃料ばかりでなく、燃料製造ラインの品質管理にも十分利用することができる。

報告書

JMTR照射キャプセル(84F-10A、84F-12A、87F-2A)用混合炭化物燃料ピンの製作

荒井 康夫; 岩井 孝; 前多 厚*; 笹山 龍雄; 塩沢 憲一; 大道 敏彦; 鈴木 康文; 井上 明彦; 福島 奨; 半田 宗男

JAERI-M 89-060, 15 Pages, 1989/05

JAERI-M-89-060.pdf:1.14MB

高速炉用新型燃料の健全性評価の一環として、JMTRを用いたキャプセル照射を行う目的で、ウラン・プルトニウム混合炭化物燃料ピン計5本を製作した。燃料被覆管には外径9.4mmの太径のSUS-316相当ステンレス鋼製を用いるとともに、燃料ペレットには81~86%理論密度の低密度ペレットを採用し、燃料ピン内部空間には1気圧のヘリウムガスを充填した。燃料ペレットについてはその特性を十分把握するとともに、燃料ピンについても気密試験、X線透過試験、溶接部の金相試験、表面汚染度検査等を実施して、その健全性を確認した。

論文

Fabrication of (U,Pu)N fuel pellets

荒井 康夫; 福島 奨; 塩沢 憲一; 半田 宗男

Journal of Nuclear Materials, 168, p.280 - 289, 1989/00

 被引用回数:44 パーセンタイル:96.35(Materials Science, Multidisciplinary)

窒素-水素混合気流中における炭素熱還元により合成したウラン・プルトニウム混合窒化物を用い、種々の条件のもとで焼結して得られたペレットについての特性を調べた。ペレット密度は、焼結前の粉砕時間、焼結温度、猖獗雰囲気などに強く依存した。また密度調整用に添加したポアフォーマ(気孔形成剤)の量と焼結ペレットの密度との間には良好な直線関係が得られた。ポアフォーマの添加により製造した低密度ペレットは、焼結温度の制御によって得た低密度ペレットに比較して、優れた熱安定性を示した。

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