報告書番号

T98074

タイトル（和文）

高速炉用金属燃料における液相形成温度の評価 -650℃近傍におけるU-Pu-Fe状態図の解明-

タイトル（英文）

Evaluation of liquefaction temperature of metallic fast reactor fuel -Study on the U-Pu-Fe phase diagram at temperatures around 650C-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

当所は，燃料増殖性や安全性，経済性に優れ，将来の燃料サイクルに相応しい金属燃料高速炉の技術開発を進めている。高速炉用金属燃料の通常運転時の被覆管内面温度は，燃料合金と被覆管界面の反応層で液相が形成される温度より低く制限される。本研究では，熱力学解析と実験を組合わせた手法により，金属燃料と被覆管の反応において，最も低い温度で液相を形成する可能性の高いU-Pu合金とFeとの三元系状態図を確立し，液相形成温度評価のデータベースとした。その中で，FeとUの間で形成されるFeU6化合物相中に溶解するPuの濃度により，液相形成温度が定まることを解明した。650℃ではFeU6中のPuの溶解度は14％に達するため，燃料合金と被覆管の間の拡散層に出現するFeU6相中のPu濃度が14％以下であれば，650℃で液相は生じない。

概要 （英文）

Since metallic fuel fast reactors have a large potential for safety, economy, and fuel-multiply, Central Research Institute of Electric Power Industry has been developed the metallic fuel. A peak cladding inner temperature of the metallic fuel should be lower than the temperature at which a liquid phase is formed in the reaction zone at the fuel alloy-cladding interface during the normal operation. In the present study, a ternary phase diagram for the U-Pu-Fe system, at which the liquefaction temperature is considered to become the lowest, was determined using a method of combination of thermodynamic calculation and experimental study. The results indicated that a liquefaction temperature can be estimated from the Pu solubility limit in FeU6 compound. The Pu solubility limit in FeU6 compound attained 14% at 650C and, therefore, no liquefaction was predicted to occur in the interaction layer between fuel and cladding, in the condition that the Pu concentration in FeU6 compound is maintained to be lower than 14%.

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