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報告書

マイナーアクチノイド化合物熱拡散率測定装置の整備(受託研究)

西剛史; 高野公秀; 伊藤昭憲; 赤堀光雄; 湊和生; 木崎實

JAERI-Tech 2005-051, 13 Pages, 2005/09

JAERI-Tech-2005-051.pdf:1.38MB

マイナーアクチノイド(MA)化合物の熱拡散率を測定するための装置を整備した。不活性雰囲気のグローブボックス内に、レーザフラッシュ法熱拡散率測定装置を設置することにより、崩壊核種のMA化合物の熱拡散率測定を可能にした。また、試料の形状に最適化した試料ホルダーを用いることにより、40mg程度の微小試料の測定を可能にした。さらに、この装置の性能を確認するため、タンタル,ニッケル及びセリウム酸化物の測定を行った。その結果、本装置で得た熱拡散率の値は、文献値及び汎用の熱拡散率測定装置により測定した値とほぼ一致し、微小なMA化合物の熱拡散率測定に本装置が有用であることを確認した。

論文

Thermal conductivities of irradiated UO $_{2}$ and (U,Gd)O $_{2}$

湊和生; 白鳥徹雄; 芹澤弘幸; 林君夫; 宇根勝巳*; 野北和宏*; 平井睦*; 天谷政樹*

Journal of Nuclear Materials, 288(1), p.57 - 65, 2001/01

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(00)00578-X

被引用回数：21 パーセンタイル：80.38(Materials Science, Multidisciplinary)

照射した燃料の熱伝導率は、燃料温度に直接かかわる物性であり、重要である。円盤状のUO $_{2}$ 及びUO $_{2}$ -10wt%Gd $_{2}$ O $_{3}$ 試料を作製し、約4%FIMAまで照射した後、レーザフラッシュ法により熱拡散率を測定した。照射済み試料の熱伝導率は、未照射試料に比べて減少したが、約1800Kまで熱拡散率を測定した後の試料では、点欠陥の回復により、熱伝導率の一部回復が認められた。照射中の温度の急上昇において1273K以上を経験した試料では、熱伝導率の一部回復の幅が小さかった。これは、熱伝導率の減少に寄与している照射による点欠陥が、高温で照射中に回復したためであることを明らかにした。

論文

Characterization of technetium-ruthenium alloys for transmutation of technetium metal

白数淑郎; 湊和生

Proc. of the Int. Conf. on Future Nuclear Systems (GLOBAL'99)(CD-ROM), 7 Pages, 1999/00

テクネチウム消滅処理のためのデータベースを構築するために、テクネチウム-ルテニウム合金の特性評価を行った。X線回折により求めたテクネチウム-ルテニウム合金の格子定数は、ルテニウム濃度の増加とともに減少し文献値ともよく一致していた。そして、X線回折及びSEM-EDXを用いてテクネチウム-ルテニウム合金の組成の均一性を確認した。また、レーザフラッシュ法によって熱拡散率を測定し、その熱拡散率、試料密度及び比熱容量の文献値から、テクネチウム-ルテニウム合金の熱伝導率を導出した。テクネチウムの熱伝導率がルテニウムよりも小さいこと、並びにテクネチウム-ルテニウム合金の熱伝導率が温度及びルテニウム濃度の増加とともに増加することを明らかにした。

論文

Properties of technetium and technetium-ruthenium alloys for transmutation of technetium

湊和生; 白数淑郎

Proceedings of 2nd Japanese-Russian Seminar on Technetium, p.77 - 78, 1999/00

長寿命の核分裂生成物であるテクネチウムを消滅処理するために必要となる物性値のデータベースを構築するために、金属テクネチウム及びテクネチウム-ルテニウム合金を調製し、特性評価を行った。X線回折による相状態及び格子定数測定、液浸法による密度測定、光学顕微鏡による組織観察、SEM/EDXによる元素分布測定、レーザーフラッシュ法による熱拡散率測定、などを行った。熱拡散率から導出したテクネチウムの熱伝導率は、ルテニウムの熱伝導率よりも小さいこと、並びにテクネチウム-ルテニウム合金の熱伝導率は、温度及びルテニウム濃度の増加とともに増加することを明らかにした。

論文

Thermal conductivity of technetium

湊和生; 芹澤弘幸; 福田幸朔

Journal of Alloys and Compounds, 267, p.274 - 278, 1998/00

https://doi.org/10.1016/S0925-8388(97)00514-8

被引用回数：6 パーセンタイル：50.04(Chemistry, Physical)

テクネチウムの熱拡散率を直径5mm、厚さ1mmの試料を用いて、室温から1173Kまで、レーザーフラッシュ法により測定した。熱拡散率は、温度の上昇にともない減少したが、600K以上の温度では、ほとんど一定であった。測定した熱拡散率及び試料の密度、ならびに比熱容量の文献値から、テクネチウムの熱伝導率を導出した。熱伝導率は400K付近で極小値を示した後、温度とともに上昇した。測定した熱伝導率を電子による寄与成分とフォノンによる寄与成分に解析的に分離した。温度上昇にともなうテクネチウムの熱伝導率の上昇は、電子による寄与成分の上昇のためであると考えられる。

論文

Thermal expansion and thermal conductivity of Cs $_{2}$ CrO $_{4}$

高野公秀; 湊和生; 福田幸朔; 佐藤正知*; 大橋弘士*

Journal of Alloys and Compounds, 278, p.277 - 282, 1998/00

https://doi.org/10.1016/S0925-8388(98)00595-7

被引用回数：1 パーセンタイル：19.71(Chemistry, Physical)

高速炉燃料中でステンレス被覆管内面に生成する可能性があるCs $_{2}$ CrO $_{4}$ について、高速X線回折法により測定した格子定数の温度依存性から、熱膨張率を決定した。室温から873Kまでの熱膨張率は2.34%であり、UO $_{2}$ の約4倍、ステンレス鋼の2倍以上であった。ディスク状試料について、レーザーフラッシュ法により熱拡散率を測定し、密度と比熱の文献値から熱伝導率を決定した。100%理論密度での値に換算した熱伝導率は、800Kで0.40W/mKであり、これはUO $_{2}$ の10%以下、また、U $_{0.8}$ Pu $_{0.2}$ O $_{1.98}$ の12%以下であった。

論文

Preparation and characterisation of technetium metal and technetium-ruthenium alloys

湊和生; 白数淑郎

Proc. of 5th Int. Information Exchange Meeting on Actinide and Fission Product Partitioning, p.223 - 230, 1998/00

テクネチウム消滅処理のためのデータベースを構築するために、金属テクネチウム及びテクネチウム-ルテニウム合金を調製し、特性評価を行った。X線回折により、テクネチウム-ルテニウム合金の格子定数は、ルテニウム濃度の増加により減少することを明らかにした。また、レーザーフラッシュ法により熱拡散率を測定し、熱伝導率を導出した。テクネチウムの熱伝導率はルテニウムよりも小さいこと、ならびにテクネチウム-ルテニウム合金の熱伝導率は温度及びルテニウム濃度の増加とともに増加することを明らかにした。

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。

論文

Thermal expansion and thermal conductivity of cesium molybdate

湊和生; 高野公秀; 福田幸朔; 佐藤正知*; 大橋弘士*

Journal of Alloys and Compounds, 255, p.18 - 23, 1997/00

https://doi.org/10.1016/S0925-8388(96)02841-1

被引用回数：14 パーセンタイル：67.12(Chemistry, Physical)

モリブデン酸セシウムの熱膨張率及び熱伝導率を測定した。熱膨張率は、高温X線回折法による室温から773Kまでの格子定数の温度依存性から導出した。Cs $_{2}$ MoO $_{4}$ の線熱膨張率は、773Kにおいて約2%であり、UO $_{2}$ の線熱膨張率の4倍以上であった。熱伝導率は、レーザーフラッシュ法により熱拡散率を室温から1000Kまで測定し、かさ密度及び比熱容量の文献値を用いて導出した。Cs $_{2}$ MoO $_{4}$ の熱伝導率は、400K以上で温度の上昇とともに増加した。Cs $_{2}$ MoO $_{4}$ の熱伝導率は、300KにおいてUO $_{2}$ の熱伝導率の約5%であり、1000Kにおいては20%以下であった。

論文

The Effect of gadolinium content on the thermal conductivity of near-stoichiometric(U,Gd)O $_{2}$ solid solutions

福島奨; 大道敏彦; 前多厚; 渡辺斉

Journal of Nuclear Materials, 105(2), p.201 - 210, 1982/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(82)90375-0

被引用回数：81 パーセンタイル：98.6(Materials Science, Multidisciplinary)

BWR用バーナブルポイゾンとして使用されているUO $_{2}$ -GdO $_{1}$ $_{.}$ $_{5}$ 系燃料のうち、化学量論に近い(U,Gd)O $_{2}$ (0~15モル%GdO $_{1}$ $_{.}$ $_{5}$ 含有)の熱伝導度をレーザフラッシュ法により700~2000Kで測定した。その結果、次のことが明らかになった。(1)熱伝導度はドリニウム濃度が増大するとともに次第に減少する。(2)熱伝導度の温度変化は約1600Kまでフォノン伝導の式:K=(A+BT) $^{-}$ $^{1}$ を満足する。(3)格子欠陥熱抵抗の測定値は、結晶格子中のU $^{4}$ $^{+}$ ,U $^{5}$ $^{+}$ およびGd $^{3}$ $^{+}$ イオンをフォノン散乱の点欠陥と考えた格子欠陥モデルに基づいて計算した結果とよく一致する。(4)格子欠陥熱抵抗に及ぼす結晶格子の歪の効果は、質量の違いの効果に比べて大きい。(5)1600Kまでの熱伝導度は次式で一般に表される。K=K $_{U}$ $_{O}$ $_{2}$ /(K $_{U}$ $_{O}$ $_{2}$ ・We+1)(K $_{U}$ $_{O}$ $_{2}$ :UO $_{2}$ の熱伝導度、We:(3)のモデルに基づく欠陥熱抵抗)

論文

The Effect of yttrium content on the thermal conductivity of near-stoichiometric(U,Y)O $_{2}$ solid solutions

福島奨; 大道敏彦; 前多厚; 渡辺斉

Journal of Nuclear Materials, 102, p.30 - 39, 1981/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(81)90543-2

被引用回数：43 パーセンタイル：96.36(Materials Science, Multidisciplinary)

FPが酸化物燃料の熱伝導度に及ぼす効果の研究の一環として、(U,Y)O $_{2}$ $_{.}$ $_{0}$ $_{0}$ (0~15モル%YO $_{1}$ $_{.}$ $_{5}$ 含有)の熱伝導度をレーザフラッシュ法により温度範囲700~2000°Kで測定した。その結果、次のことが明らかになった。(1)熱伝導度はイットリウム濃度が増大するとともに次第に減少する。(2)熱伝導度の温度変化は約1600°Kまでフォノン伝導の式K=(A+BT) $^{-}$ $^{1}$ を満足する。(3)イットリウム固溶に伴う熱抵抗は、結晶格子中のU $^{4}$ $^{+}$ 、U $^{5}$ $^{+}$ あるいはU $^{6}$ $^{+}$ ,Y $^{3}$ $^{+}$ イオンをフォノン散乱の点欠陥と考えた格子欠陥モデルにより説明できる。(4)格子欠陥によって生じる熱抵抗に及ぼす格子の歪の効果は、質量の違いの効果に比べて大きい。(5)約1600°Kまでの熱伝導度(K)はUO $_{2}$ の熱伝導度(KUO $_{2}$ )と格子欠陥モデルに基づく欠陥熱抵抗(We)を用いて次式により表わされる。K=K $_{U}$ $_{O}$ $_{2}$ /(K $_{U}$ $_{O}$ $_{2}$ ・We+1)

論文

恒温壁型レーザーフラッシュ法精密熱容量測定装置の開発

高橋洋一*; 安積忠彦*; 中村仁一; 神本正行*

熱測定, 7(4), p.107 - 111, 1980/00

https://doi.org/10.11311/jscta1974.7.107

レーザーフラッシュ法熱容量測定において、試料を取り囲んで熱だめを設ける高温壁型の測定装置を設計・試作した。熱だめの温度は小型白金抵抗温度計で測定し、これと試料との温度差を示差熱電対で測定する。この改良により、試料温度測定の精度が向上し、また試料からの熱リークを減少させることができた。この結果、従来の測定装置にくらべ、特に100K以下での測定精度が著しく向上し、80~300Kの温度範囲で熱容量の測定を精度0.3%以内、正確度0.5%以内で行い得ることが確められた。