報告書番号

L10010

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－10at.%燃焼度まで照射した燃料ピンの非破壊検査と照射挙動評価-

タイトル（英文）

Irradiation Experiments on Fast Reactor Metal Fuels Containing Minor Actinides - Non-destructive tests and irradiation behavior analysis for irradiated fuel pins up to ~10at.% burnup -

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（MA）や希土類元素（RE）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燃焼度10 at.%まで照射を行なった。冷却期間の後、照射ピンの非破壊検査を行った。外観目視検査の結果からは、被覆管表面に目立った損傷は見られなかった。被覆管の最大変形率は組成によらず0.9％程度であり、MAを含まないU-Pu-Zr合金燃料の照射挙動解析コードALFUSによる予測の範囲に収まった。また、燃料ピンから放出されるRu104のガンマ線強度分布の結果、燃料スタックの軸方向スエリングが5.6－6.6％であり、実際の炉の運転履歴から評価された結果（5.6％）と良く一致する結果が得られた。これまでに行われた非破壊検査からはMAやREの添加に起因する特異な照射挙動は見出されておらず、約10at.%まで照射した被覆管の外形変化や燃料のスエリング挙動にはMAを添加しない場合の解析手法が適用できることが明らかとなった。

概要 （英文）

Fast reactor metal fuels of uranium-plutonium-zirconium (U-Pu-Zr) alloy containing minor actinides (MA) and rare-earths (RE) were irradiated to ~10 at.% burnups, in the fast reactor Phénix. The irradiated metal fuel pins were subject to non-destructive tests (NDT) after cooling. Visual inspection indicated no remarkable failure on the cladding surfaces. The maximum diametral deformation of the cladding was ~0.9%, regardless of MA and RE addition, and was reasonably predicted by the ALFUS code developed for irradiation behavior analysis of U-Pu-Zr alloy fuel. Axial gamma-ray distribution of 104Ru suggested fuel stack elongations of 5.6-6.6%. These results are in fair agreement with corresponding ALFUS evaluation of 5.6%, where the actual operation history of the Phenix reactor was taken into consideration.
From the results of NDT, no significant difference was found in the irradiation behavior of MA- and RE-containing alloys compared with the U-Pu-Zr fuels. This observation indicates that the addition of small amounts (5wt% or less) of MAs and REs does not significantly affect the macroscopic irradiation characteristics of the U-Pu-Zr ternary fuels up to ~10 at.% burnup.

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