報告書番号

L08005

タイトル（和文）

マイナーアクチニドを含有する高速炉用金属燃料の照射試験－低・中燃焼度燃料ピンの照射後非破壊試験および照射挙動評価－

タイトル（英文）

Irradiation Experiments on Fast Reactor Metal Fuels Containing Minor Actinides - Non-destructive postirradiation examinations and irradiation behaviour analyses for 2.5at% or 7.0at% burnup fuels -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

マイナーアクチニド元素（MAs：Np, Am, Cm）や希土類元素（REs: Y, Ce, Nd, Gd）が高速炉用金属燃料の照射挙動に及ぼす影響を調べ、MA元素の核変換特性を検証するため、それらを添加した金属燃料を仏国の高速炉フェニックスで照射した。本試験では3種類の燃料ピンが照射された。すなわちU-19Pu-10Zr（重量%）燃料合金のみを装填したピン#1、U-19Pu-10Zr-2MA-2RE合金を装填したピン#2、およびU-19Pu-10Zr-5MAとU-19Pu-10Zr-5MA-5RE合金を装填したピン#3である。ピン#2と#3におけるMA含有合金ロッドは、U-19Pu-10Zr合金スタックの一部に装荷された。これらの3種類の燃料ピンを装荷した3体の照射リグが、それぞれ~2.5at.%、 ~7.0at.% および~10.0at.%の各燃焼度で取り出された。照射後の外観検査からは、燃料破損は見いだされなかった。また、~2.5at.%および~7.0at.%燃焼度燃料ピンの非破壊検査を行い、被覆管外径変化量は予測の範囲内であることを確認した。セシウム-137やルテニウム-106からのγ線強度分布や燃料ピンの中性子ラジオグラフィーによって、燃料ピン内でのボンドナトリウムの移動や燃料合金の軸方向スエリング挙動を観察したところ、これらがU-Pu-Zr合金燃料を対象に開発された照射挙動解析コードALFUSの結果と概ね一致することが確認された。これまでのところ、MA添加に起因する特異な照射挙動は見出されていない。

概要 （英文）

Metal fuel pins containing minor actinides (MAs: Np, Am and Cm) were irradiated in the French fast reactor PHÉNIX to examine the effects of MAs on metal fuel irradiation behaviour and to verify the MAs transmutation performance. Three types of test fuel pins were fabricated; The type 1 fuel pin includes only U-19Pu-10Zr (in wt.%) fuel alloy (reference). In the type 2 pin, U-19Pu-10Zr-2MA-2RE alloy rods, where RE means the mixture of the rare earth elements, were loaded into part of the U-19Pu-10Zr alloy stack. Both U-19Pu-10Zr-5MA and U-19Pu-10Zr-5MA-5RE alloy rods were loaded in the type 3 pin. Three test assembies (capsules), each of which contained three types of pins, were discharged from the reactor at the respective burnup levels: low (~2.5 at.%), medium (~7 at.%) and high (~10 at.%) burnups. No fuel pin failure was found. Non-destructive examination for the low and medium burnup fuel pins showed that cladding diametral deformation was not significant. Gamma auto-radiography of cesium-137 and ruthenium-106 and neutron radiography revealed the bond sodium migration and fuel rod axial swelling in the fuel pins, and these data were consistent with the calculations by the irradiation behavior analysis code ALFUS. No significant effect of MAs on the metal fuel irradiation behavior was found at this stage.

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