高速炉用ウラン-プルトニウム混合酸化物燃料ピンの伝熱特性に及ぼす燃焼効果の評価-燃料組織変化に及ぼす照射条件の影響とギャップリオープン現象-

• Material Type: 文書・図像類
• Title: 高速炉用ウラン-プルトニウム混合酸化物燃料ピンの伝熱特性に及ぼす燃焼効果の評価-燃料組織変化に及ぼす照射条件の影響とギャップリオープン現象-
• Author/Editor: 井上 賢紀; 浅賀 健男
• Author Heading: 井上 賢紀; 浅賀 健男
• Publication Date: 2001-09
• Publication Date (W3CDTF): 2001-09
• Alternative Title: The effects of fuel Microstructure evolution on thermal performance in fast reactor type uranium-plutonium oxide fuel pins up to high burnup
• Periodical title: JNC TN9400 2001-081
• Text Language Code: jpn
• Target Audience: 一般
• Note (General): 高速炉燃料における燃料組織片かは径方向に特徴的な発達形式を示し、燃料組織変化は燃料ピンの伝熱特性を把握する上で非常に有益な現象である。また、燃料ペレットと被覆管との間のギャップ部熱伝達挙動は伝熱特性に対する最も重要な影響因子であり、高燃焼度において燃料ペレット最外周領域の顕著な燃料組織片かを伴うギャップリオープン現象が最近報告されている点が注目される。今回の評価は燃料ピンの伝熱特性に及ぼす燃焼効果について、特に燃料組織片挙動とギャップリオープン現象に着目し、照射試験データに基づきそれぞれの挙動を実験的に把握して高燃焼度燃料挙動の解明に資することを目的とした。 今回の評価にあたり、「常陽」MK-II炉心・FFTF・Phenixにおける照射試験データを評価用データベースとして整備した。続いて、燃料組織変化挙動評価として、中心空孔径・柱状晶領域径・ガスバルブ領域径・高密度化領域径・黒色リング径計・残留ギャップ幅に及ぼす照射条件の影響を整理した。 高燃焼度燃料ピンにおけるギャップリオープン現象について、過去の照射試験データを総覧して発生挙動を把握した。製造時データ・照射データ・照射後試験データの取得状況が良好な「常陽」MK-II炉心燃料ピンに着目した検討を行った結果、ギャップリオープン現象の発生がFPガス放出挙動と密接な関連があることを実験的に確認した。また、ギャップリオープン現象の発生した照射試験燃料ピンの横断面金相観察試料を対象に燃焼燃料温度評価手法を最新知見をもとに設定して燃料最高温度の予測解析を行った結果、ギャップリオープン後はギャップ部充満物質がギャップ部熱伝達挙動の改善に寄与していることを確認した。; Higher power density and larger thermal gradients in fast reactor type uranium-plutonium oxide fuel pins than in water reactor type fuel rods induces the drastic fuel microstructure evolutions, which are useful for estimating the thermal condition at power in the fuel pellets. Recently, fuel-to-cladding gap reopen phenomena is paid attention to due to the influences on the heat transfer behaviors. The objectives of this work are to clarify the dominant factors for fuel microstructure evolution and investigate the gap reopen phenornena on the fuel pin thermal performance up to high burnup. The results of irradiation tests accumulated in JOYO Mk-II core, FFTF, Phenix were exhaustively collected and compiled to the database in this work. Then, the influences of irradiation conditions on the extent of microstructure evolution, such as central void, columnar grain, gas bubble region, densified region, dark ring, and residual gap (including gap reopen phenomena), were reviewed and investigated. Also the thermal behaviors in fuel pins were modeled to apply for the thermal analysis based on the recent knowledge referred to water reactor fuel experiences. It was revealed that the gap reopen phenomena related directly with the fission gas release behaviors in JOYO Mk-II J2 type driver fuel pins whose fabrication, irradiation, and post-irradiation conditions were well characterized. The results of one dimensional thermal analysis at the transverse sections were proved that gap conductance were improved by the condensed material which fills the gap even after the gap reopen phenomena.
• Source: /JNC-TN9400-2001-081.pdf （fulltext）; https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JNC-TN9400-2001-081.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.: 高速炉燃料における燃料組織片かは径方向に特徴的な発達形式を示し、燃料組織変化は燃料ピンの伝熱特性を把握する上で非常に有益な現象である。また、燃料ペレットと被覆管との間のギャップ部熱伝達挙動は伝熱特性に対する最も重要な影響因子であり、高燃焼度において燃料ペレット最外周領域の顕著な燃料組織片かを伴うギャ...