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田中 康介*; 前田 宏治*; 勝山 幸三*; 井上 賢紀*; 岩井 孝; 荒井 康夫
Journal of Nuclear Materials, 327(2-3), p.77 - 87, 2004/05
高速実験炉「常陽」で照射した2本のウラン・プルトニウム混合窒化物,(U,Pu)N,燃料ピンの照射挙動について、FPガス放出とスエリングに着目して議論した。最高線出力は75kW/m、ピーク燃焼度は4.3at.%であり、照射後の燃料の健全性が確認された。燃料ペレットからのFPガス放出率とスエリング速度は、初期ギャップ幅を変えた2本の燃料ピンにおいて、それぞれ3-5%,1.6-1.8%/at.%burnupの範囲であった。FPガスの大半は(U,Pu)Nの結晶粒内に保持され、一部がガスバブルとして析出していた。被覆管の外径変化は2本の燃料ピンで異なっており、初期ギャップ幅の大きな燃料ピンではペレットのリロケーションに起因すると思われる非均一な外径変化,オーバリティが観測された。
井上 賢紀*; 岩井 孝; 荒井 康夫; 浅賀 健男*
Proceedings of GLOBAL2003 Atoms for Prosperity; Updating Eisenhower's Global Vision for Nuclear Energy (CD-ROM), p.1694 - 1703, 2003/11
スミア密度を変えたウラン・プルトニウム混合窒化物燃料ピン2本を、高速実験炉「常陽」で燃焼度約4.3at.%(約40GWd/t)まで照射した。ピーク線出力は75kW/m、オーステナイトステンレス鋼被覆管最高温度は約906Kであると評価された。燃料ペレットと被覆管のギャップ幅の狭い高スミア密度の燃料ピンでは、ペレットのスエリングに起因した被覆管との間の機械的相互作用により、ほぼ等方的な直径増加が観測されたのに対し、ギャップ幅の広い低スミア密度の燃料ピンでは、ペレットのリロケーションに伴う機械的相互作用により、非等方的な直径変化が観測された。半径方向の気孔分布と結晶粒内に保持されたキセノン量の分布を用いた温度解析を行い、ペレットのスエリングが顕著となるしきい温度を評価した。
荒井 康夫; 岩井 孝; 中島 邦久; 長島 久雄; 二瓶 康夫; 勝山 幸三*; 井上 賢紀*
Proceedings of GLOBAL2003 Atoms for Prosperity; Updating Eisenhower's Global Vision for Nuclear Energy (CD-ROM), p.1686 - 1693, 2003/00
高速実験炉「常陽」で約4.3at.%(約40GWd/t)まで照射したウラン・プルトニウム混合炭化物燃料ピンの照射挙動を報告する。ピーク線出力は71kW/m、オーステナイトステンレス鋼被覆管最高温度は約905Kであると評価された。高い線出力照射であるにもかかわらず組織再編は穏やかであった一方で、MOX燃料と比較すると高いスエリング速度と小さなFPガス放出率を示した。照射試験に用いた混合炭化物燃料は超化学量論組成を有していたが、ステンレス鋼被覆管との間の化学的相互作用の兆候はみとめられなかった。また、ほぼ同じ照射条件で照射したウラン・プルトニウム混合窒化物燃料との照射挙動の比較を行った。
岩井 孝; 中島 邦久; 菊地 啓修; 木村 康彦; 長島 久雄; 関田 憲昭; 荒井 康夫
JAERI-Research 2000-010, p.110 - 0, 2000/03
JAERI-Research-2000-010.pdf:20.61MB
ウラン・プルトニウム混合窒化物ペレットを充填した外径9.4mmのヘリウムボンド型燃料ピン2本を、89F-3Aキャプセルに組み込み、JMTRにおいて最高線出力73kW/mの条件で燃焼度5.5%FIMAまで照射した。約5ヶ月間冷却した後、照射キャプセルを東海研の燃料試験施設へ搬入して、計37項目の非破壊及び破壊試験を実施した。照射後の燃料ピンに有害な欠陥はなく、健全であった。FPガス放出率は約2~3%と極めて低い値であるとともに、燃料ピンの外径増加率は最大でも約0.4%に留まるという結果を得た。また、ステンレス鋼被覆管内面に有意な腐食は観察されなかった。
荒井 康夫; 岩井 孝; 笹山 龍雄; 岡本 芳浩; 中島 邦久; 新見 素二; 助川 友英; 山原 武; 鈴木 康文
JAERI-Research 95-008, 92 Pages, 1995/02
JAERI-Research-95-008.pdf:5.04MB
ウラン・プルトニウム混合窒化物ペレットを充填したヘリウムボンド型燃料ピン2本を、88F-5Aキャプセルに組み込み、JMTRにおいて最高線出力65kW/mの条件で燃焼度4.1%FIMAまで照射した。照射後の燃料ピンに有害な欠陥は無く健全であった。燃料中心の装荷した熱電対指示は照射期間中に燃料温度が低下する傾向を示し、ペレットと被覆管のギャップが徐々に閉塞することが確認された。FPガス放出率は約2~3%と極めて低い値であるとともに、燃料ピンの外径増加率は最大でも約0.4%にとどまるという結果を得た。また、ステンレス鋼被覆管内面に有意な腐食は観察されなかった。そのほか、照射に伴う燃料組織変化等についても知見を得た。
荒井 康夫; 岩井 孝; 笹山 龍雄; 中島 邦久; 野村 勇; 吉田 武司; 鈴木 康文
JAERI-Research 94-027, 66 Pages, 1994/11
JAERI-Research-94-027.pdf:4.09MB
本報告書は、混合炭化物燃料ペレットを充填したHeボンド型燃料ピンを組み込んだ87F-2Aキャプセルの照射及び照射後試験結果についてまとめたものである。照射はJMTRにおいて平均線出力60kW/mの条件で行い、燃焼度は4.4%FIMAに達した。照射後の燃料ピンには有害な欠陥も無く健全であった。燃料ピンの断面写真からは、燃料ペレットと被覆管の間のギャップが閉塞されていることが確認された。熱安定型ペレットの採用に起因して、従来の燃料と比較して、極めて低い閉気孔率とFPガス放出率、緩やかな組織変化等が観測された。最大で~0.06mmの被覆管の外径増加が観測されたが、燃料ピンの照射健全性に影響するものではなかった。また、被覆管内面の浸炭現象もみとめられなかった。
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：7 パーセンタイル：60.09(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
Pu
)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
-H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。
荒井 康夫; 鈴木 康文; 笹山 龍雄; 岩井 孝; 関田 憲昭; 大和田 功; 新見 素二; 大道 敏彦
JAERI-M 91-191, 93 Pages, 1991/11
化学量論組成の異なる混合炭化物燃料(U,Pu)C
及び(U,Pu)C
ペレットをそれぞれ充填した2本の燃料ピンを1体のキャプセル(84F-10A)に組み込み、JMTRにおいてピーク線出力59kw/mの条件で3.0%FIMAまで照射した。約4ヶ月間冷却したのち、照射キャプセルを東海研の燃料試験施設へ搬入して、計37項目の試験を実施した。燃料ピンの断面写真から、当初存在していた燃料ペレットと被覆管の間のギャップが閉塞されていることが確認された。ペレット中心部においては、製造時に存在していた微少な気孔が減少していたほか、周辺部に比較して結晶粒の成長がみとめられた。開気孔率の高い(U,Pu)C燃料ピンの方が、(U,Pu)C燃料ピンに比較して高いFPガス放出率を示した。被覆管内面近傍で浸炭現象がみとめられたが燃料ピンの照射健全性に影響するものではなかった。
丹野 敬嗣; 岡 弘; 生澤 佳久; 上羽 智之; 皆藤 威二
no journal, ,
Csの軸方向移動・蓄積挙動がFCMIに与える影響を評価するため、EBR-IIで照射された燃料ピンのガンマスキャンデータから局所的なCs蓄積、およびそれによる燃料ペレット外径変化を評価した。UO-MOXペレット境界のUO側でCs蓄積による局所的なペレット外径増加が予想され、これによるFCMIを回避するには初期ギャップに加え80
mの余裕が必要であったと評価された。
生澤 佳久; 上羽 智之; 丹野 敬嗣; 岡 弘; 皆藤 威二; 根本 潤一*
no journal, ,
高燃焼度のMOX燃料ピンでは、UO-MOXペレット境界部にCsが蓄積し、Cs-U-O化合物の形成が原因と考えられるFCMI(Fuel-Cladding Mechanical Interaction: 燃料-被覆管機械的相互作用)による局所的な被覆管外径増加が生じる場合がある。このような局所的な外径増加について、燃料ピン照射挙動計算コード「CEDAR」を用いて被覆管クリープ損傷への影響を評価した。その結果、局所的な外径増加が発生している箇所ではFCMI応力によって被覆管のクリープ寿命に影響を与えること分かった。
丹野 敬嗣; 岡 弘; 生澤 佳久; 上羽 智之; 大塚 智史; 皆藤 威二; 前田 誠一郎
no journal, ,
Csは揮発性FPであり、高速炉燃料ピン内で高温の炉心部から低温のUOブランケットに軸方向移動する。UOブランケットに蓄積したCsは低密度のCs-U-O化合物を形成し、特に高燃焼度では厳しいFCMIを生じることが懸念される。本研究ではCsの軸方向移動とその影響を理解するため、EBR-IIで照射された燃料ピンについて、外径測定とガンマスキャンによるCs軸方向分布測定を実施するともに、計算コードを用いて燃焼によるCs生成量を求め、Csの軸方向分布を定量化した。これらの結果、ブランケット部Cs蓄積位置でFCMIが生じていること、Cs蓄積量に応じて燃料ピンの外径変化が増大していることが分かった。
小澤 隆之; 廣岡 瞬; 加藤 正人; Smuin, T. J.*; Jensen, C. B.*; Woolstenhulme, N. E.*; Wachs, D. M.*
no journal, ,
日米協力の下、1989年から1994年までEBR-IIで行ったSPA-2照射試験の試験燃料のうち、現在のINLにおいて保管してある照射済MOX燃料を用いたTREATでのARES-MOX過渡照射試験を計画している。EBR-IIでの照射試験で最高燃焼度約130GWd/tに達した照射済MOX燃料中には約10wt.%の固体FPが蓄積された状態となっている。本計画では、高燃焼度中空MOX燃料のFCMI破損限界に係る貴重なデータだけでなく、過渡時におけるFP挙動に係る知見を得ることを目的としている。本稿では、試験の概要やスケジュール、試験燃料とする照射済MOX燃料の挙動解析結果から期待される成果等、ARES-MOX試験計画の全貌について紹介する。
