電力中央研究所

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電力中央研究所 報告書(電力中央研究所報告)

報告書データベース 詳細情報


報告書番号

T90063

タイトル(和文)

軽水炉高燃焼度燃料内のリム領域形成とリム効果による温度変化の解析

タイトル(英文)

ANALYSIS OF RIM REGION AND TEMPERATURE VARIATION CAUSED BY RIM EFFECT IN EXRENDED-BURNUP LWR FUELS

概要 (図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております)

軽水炉燃料ペレットが高燃焼度まで達すると周辺領域で製造時とは異なる構造を形成することが観察されており,この領域はリム領域と呼ばれている。リム領域は,238Uの中性子の共鳴吸収による自己遮蔽効果のため表面付近で中心部より多くのPuが生成され,蓄積したPuも燃焼するため,局所燃焼度が高くなるため生じると考えられている。リム領域はBATTELLEPACIFICNORTHWEST研究所が中心となった高燃焼時諸効果研究計画(HBEP)で観察され,リム領域で燃料母体から核分裂生成ガスXeが欠損していた。電子線元素分析(EPMA)によるXe濃度が周辺部で急激な減少が表われる場所をリム領域と定義し,詳細燃料燃焼度解析コードANRBで解析した。この結果,リム領域は局所的な燃焼度が70-80MWd/kgUを越えると形成されることがわかった。この燃焼度は濃縮度,平均燃焼度,燃料タイプに依存しない。また,リ

概要 (英文)

THE PERIPHERAL REGION OF AN LWR FUEL PELLET SHOWS A DIFFERENT MICROSTRUCTURE AT HIGH BURNUP FROM AN AS-FABRICATED ONE. THIS REGION IS CALLED THE RIM REGION. THE RIM REGION IS FORMED BECAUSE MORE PU BUILDS-UP AND BURNS NEAR THE PELLET SURFACE AS A RESULT OF THE NEUTRON SELF-SHIELDING EFFECT OF 238U;THIS IS CALLED THE RIM EFFECT. THE HIGH BURNUP EFFECTS PROGRAM (HBEP) WAS USED TO OBSERVED THE RIM REGION BY ELECTRON PROBE MICRO-ANALYSIS (EPMA). A DETAILED BURNUP ANALYSIS CODE (ANRB) WAS APPLIED TO THE EMPA DATA. THE RESULT SHOWED THAT THERIM REGION IS FORMED BEYOND A LOCAL BURNUP THRESHOLD (70-80MWD/KGU). THE THRESHOLD IS INDEPENDENT OF THE ENRICHMENT,AVERAGE BURNUP AND FUEL TYPE. THE THERMAL CONDUCTIVITY OF URANIUM DIOXIDE VARIES WITH THE O/M RATIO AS A RESULT OF THE RIM EFFECT BECAUSE THE O/M RATIO EXCEEDS 2 AT EXTENDED BURNUP. THE VARIATION IN THERMAL CONDUCTIVITY WAS EVALUATED USING THE EIMUS FUEL PERFORMANCE CODE BY CONSIDERING THE DEGRADATION OF UO2THERMAL CONDUCTIVITY. THE CALCULATED TEMPERATURE INCREASE AT THE FUEL-PELLET CENTER IS ABOUT 70K FOR 5% ENRICHMENT AND 80MWD/KGU AVERAGE BURNUP. THE TEMPERATUIRE INCREASE DEPENDS ON THE ENRICHMENT AND BURNUP.

報告書年度

1990

発行年月

1991/06/01

報告者

担当氏名所属

主

亀山 高範

狛江研究所原子力部燃料研究室

共

松村 哲夫

狛江研究所原子力部燃料研究室

共

木下 幹康

狛江研究所原子力部燃料研究室

共

北島 庄一

狛江研究所原子力部燃料研究室

キーワード

和文英文
リム効果 RIM EFFECT
リム領域 RIM REGION
高燃焼時諸効果研究計画 HIGH BURNUP EFFECTS PROGRAM
電子線元素分析 ELECTRON PROBE MICROCNALYSIS
酸素/重金属比 OXYGEN-TO-ACTINIDES RATIO
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