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報告書

「常陽」MK-I炉心燃料集合体PPJD1Jの照射後試験; 燃料要素の破壊試験

三次 岳志; 山内 勘; 立花 利道

PNC TN9410 87-197, 36 Pages, 1987/03

PNC-TN9410-87-197.pdf:2.12MB

「常陽」MK-1炉心燃料集合体PPJK1Jについて燃料要素の破壊試験を実施した。本集合体はブランケット燃料集合体に隣接する位置(5E3)で50MW出力上昇サイクルから75MW第6サイクルまで照射された集合体であり、平均燃焼度(計算値)は約23,600MWD/MTMである。本試験の目的はブランケット燃料集合体に隣接する位置で照射され、半径方向の燃焼度勾配が大きい集合体の照射挙動を把握することであり、3本ピンを選んで金相試験、被覆管硬さ測定及び燃焼率測定を実施した。本試験によって得られた主な結果を以下に記す。(1)燃料組織は全般に製造時に近い組織を呈しており、被覆管組織にも特異な点は見当らなかった。(2)中心ピンの軸方向中心位置での燃焼率測定値は2.94at%(28,200MWD/MTM)であった。(3)燃焼率の半径方向ピーキングファクターは、JYHISTコードが予想した値より幾分小さな値であったが、これまでに得られている第1列から第4列集合体のピーキングファクターに比べるとかなり大きな値を示した。これは本集合体がブランケット燃料集合体に隣接していたためと考えられる。(4)被覆管硬さの測定値は従来S材について得られている硬さ値の照射温度及び照射量の関係に良く一致していた。

報告書

「常陽」MK-I炉心燃料集合体(PPJX12)の照射後試験; 燃料要素の破壊試験

滑川 卓志; 山内 勘; 立花 利道; 小部 昭*; 大久保 忠文*; 桑島 幸夫三次*; 吉川 勝則*

PNC TN9410 87-198, 78 Pages, 1987/02

PNC-TN9410-87-198.pdf:10.49MB

「常陽」MK-1炉心燃料集合体PPJX12(集合体平均燃焼度約38,900MWD/MTM)は、「常陽」MK-1炉心の高燃焼集合体であるとともに、高速炉燃料集合体の水プール保管技術のR&Dの一環として、ナトリウム洗浄不足状態で水プール保管試験に供されたものである。照射燃料試験室(AGS)では、1)高燃焼度集合体の照射挙動データの充実、2)水プール保管が被覆管に与える影響を調べることを目的として、6本の燃料ピンを対象に、金相試験(燃料組織及び被覆管組織観察)、被覆管硬さ測定、被覆管密度測定、及び燃焼率測定を実施した。その結果、以下の内容を確認した。(1)燃料組織は、コア燃料部の軸方向全域でペレット中央部にガスバブル領域が観察された。これにより軸方向上部及び下部の燃料温度が計算値より約300$$^{circ}C$$高かったものと推定される。(2)FCCIは、粒界腐食が観察され最大12$$mu$$mであった。(3)軸方向上部の被覆管内面組織は鋭敏化が進んでいる。(4)被覆管外表面の組織には異常がなく、水中長期保管の影響は見られなかった。(5)被覆管の硬さ変化は、軸方向中央部が一番効果しており、上端部では照射前と同程度の値になっていた。また温度と硬さ変化の関係では、照射温度上昇に伴ない変化量は直線的に減少し、メーカ間の差はない。(6)被覆管密度変化は、最大で0.24%の増加を示していた。(7)燃焼率の実測値は、コア燃料部で4$$sim$$14%JYHIST計算値より大きな値を示した。(8)燃焼率の径方向分布については、実測値はJYHIST計算値の分布に比べて、緩やかな減衰曲線となっている。

報告書

「常陽」MK-I炉心燃料集合体(PPJD2S,PPJD2Y)の照射後試験; 燃料要素の破壊試験

三次 岳志; 山内 勘; 立花 利道; 滑川 卓志; 小部 昭*; 桑島 幸夫*; 吉川 勝則*

PNC TN9410 87-196, 64 Pages, 1987/02

PNC-TN9410-87-196.pdf:3.56MB

高速実験炉「常陽」MK-1炉心集合体PPJD2S(平均燃焼度35,000MWD/MTM)及びPPJD2Y(同30,400MWD/MTM)の照射後試験(破壊試験)を実施した。両集合体は炉心径方向での照射挙動の把握を目的として照射後試験に供された、炉心位置(000)から最外列ブランケット部(8D1)まで直列に装荷さていた一連の集合体のうちの2体である。PPJD2Sは炉心位置(2D1)で、PPJD2Yは同じく(3D1)で50MW出力上昇サイクルから75MW第6サイクルまで照射されたものである。本試験では両集合体からそれぞれ3本のピンを選択し、金相試験(燃料組織観察)及び燃焼率測定を行った。得られた結果を以下に記す。(1)両集合体とも中心ピンの軸方向中央部ではガスバブル領域、高密度化領域、不変化領域の3領域が観察され、PPJD2Sではガスバブル領域でクラックヒーリングが認められた。(2)FCCIは観察されなかった。(3)両集合体中心ピンの軸方向中央位置における燃焼率測定値はPPJD2Sで4.62atm%(44,400MWD/MTM)、PPJD2Yでは4.01atm%(38,500MWD/MTM)であった。(4)燃焼率の軸方向及び集合体内径方向分布プとファイルはJYHISTコードによる計算値とほぼ一致した。

報告書

「常陽」MK-I炉心燃料集合体(PPJD2P)の照射後試験; 燃料要素の破壊試験

吉川 勝則*; 立花 利道; 山内 勘

PNC TN9410 87-195, 28 Pages, 1987/02

PNC-TN9410-87-195.pdf:1.46MB

「常陽」MK-1炉心燃料集合体PPJD2Pは、制御棒に隣接して照射された集合体であり、集合体平均燃焼度は約35,000MWD/MTMである。燃料の照射挙動に及ぼす制御棒隣接効果を把握するため、中心ピンと制御棒隣接ピンの2本の燃料ピンを選んで照射後試験を実施した。燃焼率測定試験から以下のことを確認した。(1)集合体中心位置ピンの燃料カラム中央位置での燃焼率は、4.87atom%(燃焼度46,800MWD/MTM)であった。(2)燃焼率の実測値は、JYHISTコード計算値より約10%高い値(中心ピン軸方向中央部比較)を示した。(3)燃焼率のピン軸方向分布は、実測値、JYHISTコード計算値及び$$gamma$$スキャン分布ともほぼ一致していた。(4)集合体径方向の燃焼分布(コア燃料)では、制御棒隣接ピン上部において中心部や下部に比べ、制御棒の隣接効果により燃焼が抑制されていると推定される。

報告書

Rapsodie PNC-5(1)(2)(3)の照射後試験(1); 燃料要素の破壊試験

滑川 卓志; 立花 利道; 山内 勘; 小部 昭*; 大久保 忠文*; 桑島 幸夫*; 三次 岳志

PNC TN9410 87-190, 103 Pages, 1987/02

PNC-TN9410-87-190.pdf:7.35MB

Rapsodie PNC-5(1)(2)(3)は、「もんじゅ」型被覆管及び燃料の高燃焼度時の照射挙動を把握するために照射されたものであり、「もんじゅ」炉心の目標最高燃焼度に匹敵する125,000MWD/MTMの燃焼度である。仏国より返送された7本の燃料ピンを対象に照射後試験を実施した。照射燃料試験室で担当した破壊試験(金相、被覆管硬さ、被覆管密度及び燃焼率測定)により以下の結果を得た。(1)燃料組織は、Rapsodie PNC-4(128,000MWD/MTM)と比較して同程度の組織変化を示しているが、柱状晶領域内の結晶粒の大きさにバラツキが見られ、粒内に微小なボイドが多数存在する。(2)4Kピンの金相縦断面写真では多数の径方向クラックが観察されており、これが燃料カラム長増大の原因となったと考えられる。(3)4Kピン被覆管外表面に、グリッドによるものと推定されるフレッティング傷が認められた。(4)FCCIの最大値は約66$$mu$$m(腐食形態は粒界腐食)であった。(5)被覆管組織は、被覆管内面側の結晶粒界及び双晶領域に炭化物が多く析出しており、鋭敏化が進んでいると考えられる。(6)被覆管硬さ値は、全て照射前より軟化していた。硬さ値と照射温度の関係は、550$$^{circ}C$$までは温度の上昇とともに硬さ値が大きく低下するが、それ以上ではあまり変化しないことを確認した。(7)被覆管密度は、K材、S材ともスウェリングが見られ、密度変化の最大値は2.55%であった。またS材はK材に比べて同じ中性子照射量でのスウェリングが大きかった。(8)燃焼率測定の結果と仏国側の燃焼度報告値は良い一致をみており、仏国側報告値が妥当であることを確認した。

報告書

「常陽」MK-I炉心燃料集合体(PPJD25)の照射後試験; 燃料要素の破壊試験-

滑川 卓志; 山内 勘; 立花 利道

PNC TN9410 86-148, 52 Pages, 1986/11

PNC-TN9410-86-148.pdf:9.99MB

「常陽」MK-1炉心の核設計の妥当性を確認するため、PPJD25炉心燃料集合体(集合体平均燃焼度24,700MWD/MTM)の照射後試験を実施した。試験対象ピンは、集合体の炉心方向列の高出力コーナーピン、中心位置ピン及び低出力コーナーピンの3本であり、破壊試験として金相試験と燃焼率測定試験を実施した。試験の結果、以下のことを確認した。(1)燃料組織変化は、低出力コーナーピン(最大線出力141W/㎝)では製造時燃料組織を呈しているが、中心位置ピン(163W/㎝)、高出力コーナーピン(185W/㎝)ではペレット中央部にガスバブル領域が形成されており、出力の増大に比例して組織変化領域が大きくなっていた。中心空孔は観察されなかった。(2)クラックヒーリングは観察されなかった。(3)残留ギャップ寸法は、最大で製造時の36%に閉じていた。(4)FCCIは観察されなかった。(5)燃焼率測定結果は、高出力コーナーピンの軸方向中央部の1点を除いて、コア燃料部ではJYHISTコード計算値に較べて実測値の方が約4%大きい(中心位置ピン軸方向中央比較)が、ブランケット燃料では逆に実測値の方が小さい。(6)燃焼率のピン軸方向分布のプロフィールは、コア燃料上端部では実測値の方が幾分高いが、ブランケット部を含めて良い一致を示した。また$$gamma$$スキャニング結果は、コア燃料部では燃焼率分布とよく一致する。(7)集合体半径方向分布については、高出力コーナーピンの実測値がJYHISTコード及び$$gamma$$スキャニング結果から予想される値より小さかった。

報告書

「常陽」MK-Iブランケット燃料集合体(NFJIOU)の照射後試験; 燃焼率測定試験

滑川 卓志; 立花 利道; 山内 勘

PNC TN9410 86-133, 22 Pages, 1986/01

PNC-TN9410-86-133.pdf:1.45MB

「常陽」MK-1ブランケット燃料の照射挙動を把握するため、NFJI0Uブランケット燃料集合体の照射後試験として燃焼率測定試験を実施した。本燃料集合体は、炉内5E1で低出力試験から75MW第6サイクルまで照射され、集合体平均燃焼度は約910MWD/MTM(計算値)である。試験試料は、炉心方向列の3本の燃料ピンの軸方向中心位置から3点採取した。測定は、148Nd法を用いた。試験の結果から以下の事を確認した。(1)燃焼率の実測値は、JYHSTコードによる計算値より大きな値が得られた。(2)集合体内の径方向における燃焼率の分布は、実測値の法が計算値より約40%ほど緩い傾斜で変化した。(3)集合体内の径方向におけるPu含有率の分布は、燃焼率に比例して変化するが、変化の割合は燃焼率の変化より小さい。(4)炉心内の第6$$sim$$第8列に装荷されNFJI0Uと同じ照射履歴をもつ他の3体の集合体の測定結果と合わせて、ブランケット領域全体の径方向における燃焼率及びPu含有率の分布曲が得られた。得られた分布曲線は、燃焼率及びPu含有率ともexpb・(-a・r)(rは炉心中心からの距離、a、bは定数)で近似される。

論文

高速実験炉「常陽」MK-I炉心燃料集合体の照射挙動

井滝 俊幸; 甲野 啓一; 山内 勘; 柚原 俊一*; 柴原 格; 田地 弘勝*

日本原子力学会誌, 27(5), p.435 - 449, 1985/05

 被引用回数:4 パーセンタイル:54.95(Nuclear Science & Technology)

高速実験炉「常陽」MK-I炉心燃料集合体について、一連の照射後試験をほぼ完了し、燃料集合体の照射挙動の全容が明らかとなった。全体的に見ると、集合体の機能を損うような変形や燃料要素の破損は一切なく、MK-I炉心全期間中集合体は十分健全な状態で使用されたことが確認された。MK-I炉心での使用条件は、原型炉条件に比べると穏やかなものであり、顕著な照射挙動はまだ現れてきてはいないが、それでも高燃焼度で予測されるような照射挙動の前兆は、程度の差こそあれ、ほぼ確認された。燃料集合体の製造、照射、照射後試験にわたって、一貫したデータが集積されて、MK-I燃料設計、製造の妥当性がここに示され、次の段階への基盤を築くことができた。

報告書

「常陽」MK-I炉心燃料(PPJX13)の照射後試験; 燃料要素の破壊試験

山内 勘; 桑島 幸雄; 滑川 卓志; 乾 俊彦; 近藤 優; 谷 安保; 薄井 啓二; 長井 修一朗

PNC TN9410 85-138, 109 Pages, 1985/03

PNC-TN9410-85-138.pdf:7.0MB

高速実験炉「常陽」MK-I炉心燃料PPJX13は、「常陽」50MW出力上昇試験より75MW第6サイクルまで炉心中心(000)で照射された後、昭和57年5月28日に炉外へ取出された。集合体の平均燃焼度は、約40,000MWD/MTMである。集合体内より5本の燃料ピンを選択し照射後試験を実施して燃料の照射挙動を把握し高速炉燃料の健全性及び燃料の設計の妥当性を確認した。照射後試験は、金相試験(燃料組織観察、被覆管組織観察)、被覆管硬さ測定、被覆管密度測定及び燃焼率測定を実施した。測定の結果は、次の通りである。(1)燃料組織では、約250$$mu$$m$$phi$$の中心空孔及び柱状晶領域が観察されその外側にはガスバブル領域、高密度化領域が形成されている。(2)燃料―被覆管ギャップ巾は、照射前の200$$mu$$mに対し20$$mu$$m$$sim$$89$$mu$$mであり、20$$mu$$mで一定となる傾向が認められた。燃料―被覆管化学的相互作用(FCCI)が認められ最大で約13$$mu$$mであった。(3)被覆管組織は、照射温度の高い側(ピン上部)で粒界及び双晶領域へ炭化物析出が多く認められた。被覆管硬さは、照射温度の低い側(ピン下部)で最も大きい値を示している。(4)被覆管密度変化は、S材・K材には認められないがR材に最大1.10%の密度変イヒが認められ被覆管スエリングが観察された。(5)燃焼率は、集合体内中心位置ピンの軸方向燃料部中心位置で、5.22atom%でありまた、ピンの軸方向燃焼率分布は実測値と計算値が一致している。

報告書

「常陽」MK-1ブランケット燃料(NFJ111, NFJ04K, NFJ064及びNFJ05L)の照射後試験; 燃料要素の非破壊試験

滑川 卓志; 長井 修一郎*; 山内 勘

PNC TN9410 85-137, 72 Pages, 1985/03

PNC-TN9410-85-137.pdf:8.12MB

高速実験炉「常陽」MK―I炉心の4体のブランケット燃料集合体の照射後試験を実施した。NFJI11は、炉心位置5D1で50MW第1サイクルから75MW第6サイクルまで照射された。NFJO4K、NFJO64及びNFJO5Lは、それぞれ6D1、7D1及び8D1の炉心位置で臨界から75MW第6サイクルまで照射された。これらの4体は炉心中心に向けて直列に並んでいる集合体であり、MK―I炉心のブランケット燃料領域での照射挙動、とりわけ径方向の挙動を把握する為に各集合体から1$$sim$$2本の燃料ピンを選択して破壊試験を実施した。実施した試験は。金相試験(燃料組織観察)及び燃焼率測定試験である。1)NFJI11、NFJO4K、NFJO64及びNFJO5Lの4体とも燃料組織変化は認められない。またFCCIも観察されずに健全に燃焼している。2)燃焼率測定結果から、実測値とJYHISTコード計算値を比較したところ、軸方向の相対的な分布はよく一致しているが、径方向の分布については実測値の変化が計算値より小さな傾きをもって変化していることがわかった。3)燃料中の生成プルトニウムの含有率は、燃焼率の増大とともに含有率も増大するが、変化率は燃焼率より小さい。

論文

Determination of Melting Point of Mixed-Oxide Fuel Irradiated in Fast Breeder Reactor

立花 利道; 井滝 俊幸; 山内 勘; 大森 雄*

Journal of Nuclear Science and Technology, 22(2), p.155 - 157, 1985/00

 被引用回数:19 パーセンタイル:93.02(Nuclear Science & Technology)

「常陽」MK-I照射後燃料の融点をタングステンキャプセル封入方式によるサーマルアレスト法で遠隔測定した。今まで、0$$sim$$5万MWD/Tでの混合酸化物燃料の融点下限値は2650$$^{circ}C$$以上と報告(米国GE社によるフィラメント法での測定)されていたが、今回の測定で2720$$^{circ}C$$以上であることが分かった。また、酸化物燃料は炉内で核分裂生成物と多元系を生成するため、燃焼度の増加と共に融点は降下すると一般に云われていたが、0$$sim$$5万MWD/Tではその影響は無視しうる程度であり、融点は降下しないことが分かった。

論文

Development of a New Measurement Method for Fast Breeder Reactor Fuel Burnup Using a Shielded lon Microprobe Analyzer

水野 峰雄*; 榎戸 裕二; 吽野 一郎; 甲野 啓一; 山内 勘; 井滝 俊幸

Nuclear Technology, 69(1), p.107 - 113, 1985/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.02(Nuclear Science & Technology)

遮蔽型IMA(Shield Ion Microprobe Analizer)を使用した高速炉燃料の新しい燃焼度測定法を開発した。本測定法の使用により「常陽」MK-I炉心燃料(計 14試体)の燃焼度測定を行い、MK-I炉心燃料の局部最高燃焼度として 5.1%を得た。上記測定結果は表面電離型質量分析器を用いる従来法による測定値及び計算コードによる計算値と良く一致し、信頼度の高いものである事が確認された。従来法では、燃料内存在元素の化学分離を必要とする為、測定に多大な労力及び時間(3$$sim$$4日/試料)を要し、ある程度の放射線被曝も避けられなかったが、本測定法では①測定処理能力の大幅な向上(データ解析も含め0.5日/試料)、②放射線被曝の解消③微小領域の燃焼度測定、従ってペレツト半径方向の燃焼度分布測定が可能となる。

報告書

高速実験炉「常陽」特殊試験結果報告書 : 等温反応度係数・流量係数

渡辺 昌介*; 井滝 俊幸*; 山内 勘; 樫原 英千世*; 榎戸 裕二*; 柴原 格*; 井上 裕二*

PNC TN941 82-38, 57 Pages, 1982/02

PNC-TN941-82-38.pdf:2.35MB

「常陽」増殖炉心では,等温反応度係数および流量係数に関して,50MW低出力試験中に詳細な測定を行った。以来,原子炉の50MWおよび75MW定格連転が約4年間にわたって行われた。この間,炉心燃料集合体は,初期の70体から75MW第6サイクルの79体まで拡大された。本試験は,75MW第5サイクルと第6サイクルとの間の特殊試験サイクル期間中に行ったもので,炉心の経年変化に伴って,等温反応度係数および流量係数が変化するかどうかを調べることを目的とした。得られた結果は次の通りである。〔等温反応度係数〕1)実測値は,設計値および低出力試験時の測定結果と良い一致を示した。〈実測値‥(-3.85+-0.17)$$times$$10$$times$$-3%$$Delta$$k/k/$$^{circ}C$$〉有意な経年変化や出力係数特異現象に係わる変化は,認められなかった。〔流量係数〕1)一次系ナトリウム流量を100%から20%へ変えた時の反応度変化量は,(-8.2$$sim$$-10.7)$$times$$10$$times$$3%$$Delta$$k/kであった。この値は設計値の1/10に相当し,75MW出力上昇試験前の約1/3になっていることがわかった。2)この流量係数の変化が,75MW出力上昇試験中に起った出力係数の特異現象と関連するかどうか,今後検討する必要がある。

報告書

Irradiation Test Shielding Material for Fast Reactor JMTR-SH (I) (71M-84P)

Suzuki, Kazuhisa; 山内 勘; Tani, Satoshi; Ichige, Akio; Naito, Takeshi; 原田 守; Ito, Masahiko; Osugi, Shoichi*; Shibata, Kenichi*

PNC TN951 76-05, 70 Pages, 1976/03

PNC-TN951-76-05.pdf:4.32MB

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