U-Zr合金と被覆材との反応性評価

• Material Type: 文書・図像類
• Title: U-Zr合金と被覆材との反応性評価
• Author/Editor: 石井 徹哉; 鵜飼 重治
• Author Heading: 石井 徹哉; 鵜飼 重治
• Publication Date: 2005-07
• Publication Date (W3CDTF): 2005-07
• Alternative Title: Investigations of chemical reactions between U-Zr alloy and FBR cladding materials
• Periodical title: JNC TN9400 2005-030
• Text Language Code: jpn
• Target Audience: 一般
• Note (General): 高速炉用燃料実用時の有望な燃料形態の一つである金属燃料については、国産被覆材との反応性に関する知見が十分に取得されていない。そこで、PNC-FMS鋼、9Cr系ODS鋼、及び12Cr系ODS鋼とU-10wt.\%Zr合金との拡散対を作製し、U-Feの2元系における共晶反応温度725$^{\circ}C$を超える約740$^{\circ}C$で恒温加熱試験を行なった。これにより、以下の知見が得られた。(1)参照用として作製したU-Zr/Fe拡散対では、約740$^{\circ}C$において、Fe内に、Fe2U+FeU6+Lの液相が形成された。これに対し、U-Zr/PNC-FMS、U-Zr/9Cr系ODS、U-Zr/12Cr系ODSの拡散対では、約740$^{\circ}C$において、被覆管鋼材内に液相形成は生じず、また、反応層の進展深さはFeに比べて少なかった。形成された反応層は、3鋼種間で同様であり、文献に報告されている液相形成が生じない場合のU-Zr/Fe対に生じた組織と同様であった。(2)U-Pu-Zr/PNC-FMS、U-Pu-Zr/9Cr 系ODS、U-Pu-Zr/12Cr系ODSにおいては、U-Pu-Zr/Feの系と同様の機構で、同様の反応層が形成されると考えられる。従って、これら3鋼種における液相形成下限温度には、U-Zr/被覆管鋼材に対してU-Zr/Feの液相形成下限温度を適用可能と考えられるのと同様に、U-Pu-Zr/Feにおける液相形成下限温度を適用可能と考えられる。(3)反応層の進展深さがFeの系に比べて抑制されていたのは、3鋼種に含まれていたCrの効果によるものと考えられる。また、Cr量が多いほど被覆管鋼材内部への反応層の進展は抑制されると考えられる。; U-Pu-Zr alloys are candidate materials for commercial FBR fuel. However, informations about chemical reactions with cladding materials developed by JNC for commercial FBR have not been well obtained. In this work, the reaction zones formed in four diffusion couples U-10wt.\%Zr/PNC-FMS, U-10wt.\%Zr/9Cr-ODS, U-10wt.\%Zr/12Cr-ODS, and U-10wt.\%Zr/Fe at about 1013K have been examined and following results were obtained.1)At about 1013K, in the U-10wt.\%Zr/Fe couple, the liquid phase zones were obtained. In the other couples U-10wt.\%Zr/PNC-FMS, U-10wt.\%Zr/9Cr-ODS and U-10wt.\%Zr/12Cr-ODS, no liquid phase zones were obtained. The obtained chemical reaction zones in the later 3 couples were similar to the reported ones obtained in U-Zr/Fe couples without liquid phase formation. In comparison with the reaction zones obtained in the U-10wt.\%Zr/Fe couple, the reaction zones inside cladding materials obtained in the PNC-FMS, 9Cr-ODS, and 12Cr-ODS couples were thin.2)From the investigations of the mechanisms of chemical reactions between U-Pu-Zr/cladding materials, it was considered that the mechanisms would be similar to those of U-Pu-Zr/Fe. Therefore, it was considered that the threshold temperature of liquid phase formation for U-Pu-Zr/Fe would be conservatively available for U-Pu-Zr/PNC-FMS, U-Pu-Zr/9Cr-ODS, and U-Pu-Zr/12Cr-ODS as the case of U-Zr/cladding materials.3)From the investigations of relationship between the obtained depths of the chemical reaction zones inside cladding materials and composition of the cladding materials, it was considered that the depth of chemical reaction zones would depend on the Cr content of the cladding materials and the depth would decrease with increasing Cr content.
• Source: /JNC-TN9400-2005-030.pdf （fulltext）; https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JNC-TN9400-2005-030.pdf
• Access Restrictions: 限定公開
• Data Provider (Database): 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）; https://irdb.nii.ac.jp
• Original Data Provider (Database): 日本原子力研究開発機構 : JOPSS:JAEA Originated Papers Searching System

• Summary, etc.: 高速炉用燃料実用時の有望な燃料形態の一つである金属燃料については、国産被覆材との反応性に関する知見が十分に取得されていない。そこで、PNC-FMS鋼、9Cr系ODS鋼、及び12Cr系ODS鋼とU-10wt.\%Zr合金との拡散対を作製し、U-Feの2元系における共晶反応温度725$^{\circ}C...