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森平 正之; 中村 雅弘; 小澤 隆之; 木原 義之; Hellwig, C.*; Ingold, F.*; Bakker, K.*
JNC TY8400 2005-006, 320 Pages, 2005/08
サイクル機構では、1996年から2005年にかけて、スイスPSI (Paul Scherrer Institut)、オランダNRG (Nuclear Research and Consultancy Group)との間で、スフェアパック燃料に係る共同研究を実施した。本共同研究は、機構の先進リサイクル燃料の候補である振動充填燃料に対する関心から計画されたものであり、MOXスフェアパック燃料、バイパック燃料、ペレット燃料の3種類の燃料についてオランダのHFR (High Flux Reactor) における比較照射試験を実施した。照射した3種類、計16本の燃料セグメント(燃料ピン8本)はPSIにおいて製造したもので、これらは20%Pu-MOXの組成を持つものであるが、うち2本のスフェアパック燃料は5%Np-20%Pu-MOXの組成とした。スフェアパック燃料用の粒子燃料は内部ゲル化法を用いて製造したもので、同プロセスが5%Npの添加にも問題なく適用できることがわかった。これらの燃料は、2003年9月にHFRの所在するオランダのペッテンに輸送されたのち、サンプルホルダーとしての組立が行われた。HFRでは、3回の短期定常照射と1回の溶融限界線出力試験が実施され、各回2本の燃料ピン(4セグメント)が同時照射された。短期定常照射試験はスフェアパック燃料の照射初期における組織変化データを得ることを目的とし、溶融限界線出力試験はスフェアパック燃料のPTM線出力をペレットとの比較データとして得ることを目的として実施された。照射試験は、2004年の1月から3月と同年12月から2005年3月にかけて行われ、同年7月に照射後試験が終了した。本共同研究は、HFRにおける照射試験を主たる目的として実施したものであるが、スフェアパック燃料のモデリングや設計技術のPSIから機構への移転、ハルデン炉におけるIFA-550.11照射試験(スイスのGösgen PWRにおいて定常照射を行ったUO2スフェパック燃料の出力急昇試験)、PSIにおける各種燃料の製造試験など多くの関連する作業が行われた。本報告書は、これらのうち、照射試験の計画、燃料設計、燃料製造、照射、照射後試験およびデータ解析の結果についてまとめたものである。
森平 正之; 小澤 隆之; 冨田 豊; 鈴木 政浩; 重留 義明; 木原 義之; 河野 秀作
JNC TN8400 2004-014, 193 Pages, 2004/07
サイクル機構が、スイスPSI 及びオランダNRGとの間で進めている振動充填燃料開発に関する共同研究は、5%Np-MOXを含むスフェアパック燃料(球状粒子充填燃料)について、ペレット燃料、バイパック燃料(非球形粒子充填燃料)とともに、オランダのHFR (High Flux Reactor)において比較照射を行う共同研究プロジェクトであり、照射試験を目指す過程で、PSIが長年に渡る研究実績を有するスフェアパック燃料に係る照射挙動評価モデリング、燃料設計、粒子燃料製造及び振動充填に係る技術を機構に導入することが一方の目的としている。PSIにおける照射試験ピンの製造は2003年5月に完了した。2004年1月から3月にかけてHFRにおける前半2回の照射試験を終了し、現在照射後試験を進めている。後半2回の照射は2004年秋までに実施される予定である。本報告書は、共同研究前半の燃料設計と照射ピン製造を中心にまとめたものである。
森平 正之
JNC TY8400 2004-006, 64 Pages, 2004/06
Gsgen-PWR・HBWR照射試験は、1986年にスイスPSI、独Siemens社、スイスKKGの共同研究として開始されたもので、PSIが製造したUOスフェアパック燃料とジーメンス社が製造したペレット燃料を、スイスのゲスゲン(Gsgen)PWRで定常照射したのち、一部の燃料セグメントについてハルデン炉(HBWR)においてランプ試験を実施したものである。 本報は、Kjeller研究所が作成した照射後試験レポートとPSIが作成した解析レポートを元に、3サイクル定常照射後にランプ試験を行ったS04(スフェアパック)とN06(ペレット)セグメントのデータをまとめたものである。
小沢 隆之; 中沢 博明; 安部 智之
JNC TY8410 2003-002, 40 Pages, 2003/06
PSI (Pau1 Scherrer Institut,スイス)、NRG (Nuc1ear Research and Consultancy Group,オランダ)とJNC (Japan Nuc1ear Cycle Deve1opment Institute)間の共同研究としてFUJI (Fuel Irradiations br JNC and PSI)プロジェクトが進められている。このプロジェクトの一環として、照射試験と照射後試験が計画されている。燃料挙動の比較のため、スフェアパック燃料、バイパック燃料及びペレット燃料が初期再焼結試験(the initia1sintering test)、組織変化試験(the restructuring test)及びPTM試験(the power-to-melt test)で同時に照射される。これらの照射試験はHFR(High Flux Reactor、オランダペッテン)で実施される予定である。JNCでは燃料挙動及び健全性に関する評価を含めた製作設計をPSI及びNRGと協力して実施した。CEPTARコードを用いた燃料挙動評価では、燃料中心温度、組織変化及び燃料溶融領域を予測するとともに、健全性評価に関する以下の評価を実施した。・溶接部健全性、・被覆管健全性、・燃料スタック及び燃料ピンの軸方向伸び量、・被覆管外径変化、・被覆管に対するFuel Seal Disk (FSD)の影響、また、オートラジオグラフィを用いたPuスポット検査方法及びPu原料粉不純物の影響について検討した。燃料の挙動評価の結果、初期焼結試験及び組織変化試験における燃料中心温度は燃料組織変化の違いを評価するのに十分であることが評価され、さらに、PTM試験での燃料溶融領域が適度であることが確認された。これら燃料ピン(セグメント)に対する強度評価の結果、燃料ピンの健全性は照射試験の期間中、何ら問題なく確保されるものと考えられる。
小沢 隆之; 中沢 博明; 安部 智之; 長山 政博*
JNC TY8410 2003-001, 47 Pages, 2003/04
PSI-JNC-NRG共同研究FUJIプロジェクトとして照射試験及び照射後試験が西暦20032005年にかけて実施される予定である。本照射試験に供する照射燃料要素は西暦2003年中頃までに製造する必要があり、2001年に一部開始した。さらに、照射燃料要素の製造に先立ち、いくつかの先行試験をJNC及びPSI(Paul Scherrer Institut、スイス)で実施した。本共同研究では、JNCとPSIの設計分担にしたがい、PSIは燃料ペレット、スフェアパック燃料粒子、バイパック燃料粒子及び燃料要素に対する製造仕様書を作成し、JNCは照射燃料要素に対する製造図面を作成することとなっている。また、JNCはPSI及びNRG(Nuclear Research and Consultancy Group、オランダ)と協力して燃料設計を進めることとしている。本共同研究においては、ペレット燃料、スフェアパック燃料及びバイパック燃料をHFR(High Flux Reactor、オランダ)で同時に照射する予定である。本製造図面はPSIとの設計分担に基づき作成したものであり、MOX燃料ペレット図、熱遮蔽ペレット図、燃料要素構成部品図、燃料セグメント図及び燃料要素組立図より成る。製造図面の改訂来歴は以下のとおりである。2001年10月:初版制定/2002年1月:仕様最適化に伴い改定/2002年8月:Particle Retainer図面修正及び製造方法(Welding Qualification)変更に伴い改定/2003年3月:バイパック燃料セグメント構造見直しに伴う改定/2003年4月:スペシャル・プレナム・スリーブ図面改定PSIで製造したバイパック燃料に当初予想した以上に細かな燃料片が含まれることが明らかとなったため、バイパック燃料セグメントの構造について検討・修正を行った。この検討結果を踏まえて、製造図面が2003年3月に改定された。さらに、バイパック燃料セグメント製造結果から、スペシャル・プレナム・スリーブのディスタンス・スクリューとフィクゼイション・ナット間にスポット溶接が必要であることが明らかとなったことから、当該図面を変更し、製造図面は2003年4月に改定された。本報告書では最新の製造図面について報告する。
小澤 隆之; 中沢 博明; 安部 智之; 長山 政博*
JNC TY8410 2001-002, 46 Pages, 2002/02
PSI-JNC-NRG共同研究FUJIプロジェクトとして照射試験及び照射後試験が西暦20032005年にかけて実施される予定である。本照射試験に供する照射燃料要素は西暦2003年中頃までに製造する必要があり、2001年に一部開始した。さらに、照射燃料要素の製造に先立ち、いくつかの先行試験をJNC及びPSI(Paul Scherrer Institute, スイス)で実施した。本共同研究では、JNCとPSIの設計分担にしたがい、PSIは燃料ペレット、スフェアパック燃料粒子、バイパック燃料粒子及び燃料要素に対する製造仕様書を作成し、JNCは照射燃料要素に対する製造図面を作成することとなっている。また、JNCはPSI及びNRG(Nuclear Research and Consultancy Group, オランダ)と協力して燃料設計を進めることとしている。本共同研究においては、ペレット燃料、スフェアパック燃料及びバイパック燃料をHFR(High Flux Reactor、オランダ)で同時に照射する予定である。本製造図面はPSIとの設計分担に基づき作成したものであり、MOX燃料ペレット図、熱遮蔽ペレット図、燃料要素構成部品図、燃料セグメント図及び燃料要素組立図より成る。製造図面は2001年10月に承認されたが、その後、燃料仕様の最適化について検討し、三者間で合意に至った。本報告書では、改定後の製造図面について示す。なお、本設計作業は、環境保全・研究開発センター 先進部 プルトニウム燃料開発Gr.の依頼に基づき、プルトニウム燃料センター 製造加工部 設計評価Gr.にて実施した。
小沢 隆之; 中沢 博明; 安部 智之; 長山 政博*
JNC TY8410 2001-001, 42 Pages, 2001/10
PSI-JNC-NRG共同研究FUJIプロジェクトとして照射試験及び照射後試験が西暦20022004年にかけて実施される予定である。本照射試験に供する照射燃料要素は西暦2002年中頃までに製造する必要があり、製造を2001年に開始する予定である。さらに、照射燃料要素の製造に先立ち、いくつかの先行試験をJNC及びPSI(Paul Scherrer Institute、スイス)で実施する必要がある。本共同研究では、JNCとPSIの設計分担にしたがい、PSIは燃料ペレット、スフェアパック燃料粒子、バイパック燃料粒子及び燃料要素に対する製造仕様書を作成し、JNCは照射燃料要素に対する製造図面を作成することとなっている。また、JNCはPSI及びNRG(Nuclear Research and Consultancy Group,オランダ)と協力して燃料設計を進めることとしている。本共同研究においては、ペレット燃料、スフェアパック燃料及びバイパック燃料をHFR(High Flux Reactor、オランダ)で同時に照射する予定である。本製造図面はPSIとの設計分担に基づき作成したものであり、MOX燃料ペレット図、熱遮蔽ペレット図、燃料要素構成部品図、燃料セグメント図及び燃料要素組立図より成る。なお、本設計作業は、環境保全・研究開発センター先進部プルトニウム燃料開発Gr.の依頼に基づき、プルトニウム燃料センター製造加工部設計評価Gr.にて実施した。