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.

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