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論文

Oxidation and reduction behaviors of a prototypic MgO-PuO$$_{2-x}$$ inert matrix fuel

三輪 周平; 逢坂 正彦

Journal of Nuclear Materials, 487, p.1 - 4, 2017/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:37.79(Materials Science, Multidisciplinary)

MgOを母材としたPuO$$_{2-x}$$含有イナートマトリックス原型燃料の酸化還元挙動を熱分析により調べ、MgO-PuO$$_{2-x}$$試料の酸化還元速度を実験的に決定した。MgO-PuO$$_{2-x}$$試料の酸化還元速度はPuO$$_{2-x}$$試料に比べ低くなった。また、高い酸素分圧条件において、MgO-PuO$$_{2-x}$$試料の定比からのO/Pu比の変化はPuO$$_{2-x}$$試料に比べ小さくなることがわかった。これより、MgOを母材にすることによりイナートマトリックス燃料からの酸素供給及び放出が抑制されることがわかり、被覆管酸化等の観点で懸念となる高い酸素ポテンシャルを有するマイナーアクチニド酸化物の母材としてMgOが有効であることがわかった。

報告書

JMTR照射用イナートマトリックス含有窒化物燃料ピンの製作

中島 邦久; 岩井 孝; 菊地 啓修; 芹澤 弘幸; 荒井 康夫

JAERI-Research 2005-027, 42 Pages, 2005/09

JAERI-Research-2005-027.pdf:4.15MB

マイナーアクチノイド核変換用窒化物燃料の照射挙動把握に資するため、ZrNやTiNのようなイナート(不活性)マトリックスを含有し、マイナーアクチノイドをプルトニウムで模擬したJMTR照射試験用燃料ピンを製作した。本報告書では、燃料ペレットの製造と確性試験結果並びに燃料ピンの製作について記述する。イナートマトリックス含有窒化物燃料ピンの照射は、2002年5月から2004年11月まで計11サイクル行われ、無事に終了した。

論文

Behavior of YSZ based rock-like oxide fuels under simulated RIA conditions

中村 武彦; 草ヶ谷 和幸*; 笹島 栄夫; 山下 利之; 上塚 寛

Journal of Nuclear Science and Technology, 40(1), p.30 - 38, 2003/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:31.71(Nuclear Science & Technology)

3種類の未照射の岩石(ROX)燃料、すなわちイットリア安定型ジルコニア(YSZ)型,YSZ/スピネル微細混合型,スピネル中YSZ粒子分散型、の反応度事故(RIA)時挙動を調べるためのパルス照射実験をNSRRで実施した。ROX燃料はPuを効率良く消費し廃棄するためのオプションの1つとして開発が進められている。ROX燃料はUO$$_{2}$$燃料に比べて融点が低いため、被覆管の溶融破損が生じる前に燃料の溶融が起こる。このため、燃料破損の影響はUO$$_{2}$$燃料とは全く異なる結果となった。ROX燃料が破損した際にはかなりの溶融燃料が冷却水中へ放出された。しかしながら、燃料/水熱的相互作用による機械的エネルギ発生は12GJ/m$$^{3}$$以下の体積当たりのエンタルピ範囲では生じなかった。他方、ROXの破損しきい値は10GJ/m$$^{3}$$以上であり、UO$$_{2}$$燃料と同等であった。これらの結果は、物性値の大きく異なる燃料の過渡挙動の相違に関して知見を与えるとともに、RIA時挙動で重要なパラメータを明らかにした。

論文

Rock-like oxide fuels and their burning in LWRs

山下 利之; 蔵本 賢一; 秋江 拓志; 中野 佳洋; 白数 訓子; 中村 武彦; 草ヶ谷 和幸*; 大道 敏彦*

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(8), p.865 - 871, 2002/08

 被引用回数:25 パーセンタイル:81.58(Nuclear Science & Technology)

余剰プルトニウムの効率的な利用と廃棄のための新しいオプションを提案するため、岩石型プルトニウム燃料とその軽水炉中での燃焼技術に関する研究を行った。岩石型燃料はイナートマトリクス燃料の一種で、安定化ジルコニア,スピネルやコランダムなどの鉱物類似化合物から構成される。重核分裂片による照射損傷を軽減するため、粒子分散型燃料を考案した。照射試験により、スエリング,ガス放出,微細組織変化に関する知見が得られた。岩石型プルトニウム燃料装荷炉心が有する本来的な短所は、ウランやトリウムなどの共鳴物質を添加することで改善され、改善炉心の過渡時における特性は通常の軽水炉炉心と同等となった。反応度事故条件下における岩石型燃料棒の破損しきい値は軽水炉燃料と同等であることが、パルス照射試験により確認された。

報告書

Energy transfer and thermal conductivity through inert matrix and nuclear fuel analogous materials

C.Degueldre*; 高野 公秀; 大道 敏彦; 福田 幸朔; P.Heimgartner*; T.Graber*

JAERI-Research 97-087, 19 Pages, 1997/11

JAERI-Research-97-087.pdf:0.87MB

ジルコニアベースのイナートマトリクス及び模擬燃料材の熱伝導率をレーザーフラッシュ法により測定し、モデル化した。測定対象は、イットリアとエルビアの一方もしくは両方を含む二元系および三元系、さらにトリアもしくはセリアを加えた四元系とした。添加物による格子定数への影響、酸素原子空孔の大きさと密度を考慮に入れて熱伝導率をモデル化した。モデル化において、格子定数の実測値と、モデルから得られた値を比較検討した。室温から950Kにおいて、ジルコニアとイットリア、エルビア及びセリアとの各固溶体の熱伝導率は、約2W・m$$^{-1}$$-K$$^{-1}$$であった。これらの均質中のエネルギー輸送について、フォトン伝導とフォノン伝導に基づいて検討した。

口頭

Oxidation and reduction behaviors of a prototypic MgO-PuO$$_{2-x}$$ inert matrix fuel

三輪 周平; 逢坂 正彦

no journal, , 

PuO$$_{2-x}$$を含有するMgOベース不活性母材(IMF)母材燃料の1273$$sim$$1473Kにおける酸化・還元挙動を熱重量分析法により調べた。MgO-PuO$$_{2-x}$$-IMFの酸化・還元速度はPuO$$_{2-x}$$のものより大幅に低いことが分かった。一方、平衡酸素ポテンシャルは両者で概ね一致したが、定比付近においてはMgO-PuO$$_{2-x}$$の酸素ポテンシャルはPuO$$_{2-x}$$より小さいことが分かった。

口頭

Pyroprocessing of ZrN-based nitride fuels

林 博和; 佐藤 匠

no journal, , 

原子力機構では、加速器駆動システム(ADS)を用いたマイナーアクチノイド(MA)核変換用の燃料として、ZrNを母材とした窒化物燃料の研究開発を行っている。本講演では、ZrNを母材とした窒化物燃料の乾式再処理技術の基礎研究として実施しているZrNを母材とした窒化物試料の溶融塩電解挙動、及び塩化剤を用いた溶融塩中への化学溶解挙動に関する試験結果についてまとめて報告する。溶融塩電解では、窒化物試料からアクチノイドとともにZrが溶解し、Cd陰極でのアクチノイドの回収に影響を与える可能性がある。一方、CdCl$$_2$$を塩化剤として用いた化学溶解では、アクチノイドを選択的に溶融塩中に溶解することが可能であり、溶融塩からCd相へのアクチノイドの選択回収へZrが及ぼす影響は非常に小さい。なお、Cd相へ混入したZrはアクチノイドと同様の条件で窒化物に転換することができるため、微量のZrの混入は許容されることが示されている。

口頭

Recent progress on development of pyroprocessing technology for minor actinide transmutation nitride fuels

林 博和; 佐藤 匠; 舘野 春香*; 明石 信*; 柴田 裕樹; 津幡 靖宏

no journal, , 

原子力機構では、階層型核燃料サイクル概念に基づいたマイナーアクチノイド(MA)核変換技術の研究開発を行っている。加速器駆動システム(ADS)用のMA核変換燃料サイクル技術では、ウランを含まずZrNを母材としたPu-MA-Zr窒化物と乾式再処理法の組み合わせを第一候補としている。本講演では、MA核変換用窒化物燃料の乾式処理技術開発における、溶融塩電解工程のフローシートと物質収支評価及び再窒化工程に関するTRU模擬物質を用いた反応挙動研究に関して報告する。

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