• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Elucidation of helium behavior in MA-MOX fuel by use of computational science and control of defect formation

Research Project

Project/Area Number 23246174
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Nuclear engineering
Research InstitutionJapan Atomic Energy Agency

Principal Investigator

SERIZAWA Hiroyuki  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力基礎工学研究センター, 研究員 (90355008)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) TAKANO Kimihide  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力基礎工学研究センター, 研究員 (40501367)
IWAI Takashi  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力基礎工学研究センター, 研究員 (30355010)
NAKAJIMA Kunihisa  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力基礎工学研究センター, 研究員 (00355009)
SUZUKI Michito  独立行政法人日本原子力研究開発機構, システム計算センター, 研究員 (10596547)
NAKAMURA Hiroki  独立行政法人日本原子力研究開発機構, システム計算センター, 研究員 (40350483)
MACHIDA Masahiko  独立行政法人日本原子力研究開発機構, システム計算センター, 研究員 (60360434)
HAGA Yoshinori  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究員 (90354901)
大澤 崇人  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究員 (70414589)
YAMANAKA Shinsuke  大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (00166753)
OHISHI Yuji  大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (20571558)
Project Period (FY) 2011-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥47,970,000 (Direct Cost: ¥36,900,000、Indirect Cost: ¥11,070,000)
Fiscal Year 2013: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2012: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
Fiscal Year 2011: ¥32,760,000 (Direct Cost: ¥25,200,000、Indirect Cost: ¥7,560,000)
Keywordsネガティブクリスタル / イメージクリスタル / 負結晶 / 単結晶 / ヘリウム / 欠陥 / ファセット / 結晶成長 / スエリング / UO2 / MA-MOX燃料 / プルサーマル燃料 / 表面エネルギー / ガスバブル / 表面自由エネルギー / 第一原理計算 / 薄膜 / 焼結 / 計算物理 / セラミックス / MA-MOX
Research Abstract

Our study implies that the shape of the negative crystal should change depending on the helium inner pressure enclosed in the negative crystal. The shape of the negative crystal can easily be controlled by the helium injection method. We named the shape controlled negative crystal an image crystal. Our detailed observation indicates that the growth process of the image crystal can be explained by a step free energy model rather than an attachment energy. We could not find a cuboctahedron-type negative crystal of which the surface area is larger than that of a pentacontahedron-type negative crystal with the same volume. In a grain of the raw powder of MA-MOX fuel, helium produced by a-decay is accumulated. The helium may precipitate in the grain-boundary region to form gas bubbles, which will deleteriously affect the sintering process, the formation of gas bubbles poses a serious problem with respect to the quality control of nuclear fuel when MA-MOX is adapted as a standard fuel.

Report

(4 results)
  • 2013 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2014 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (12 results) (of which Invited: 1 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Variation in the surface morphology of polycrystalline UO2 powder induced by helium precipitation2013

    • Author(s)
      Hiroyuki Serizwa, Junji Matsunaga, Kunihisa Nakajima, Shinji Kashibe, Yoshiyuki Kaji
    • Journal Title

      J. Asian Ceram. Soc.

      Volume: 1 Pages: 289-295

    • Related Report
      2013 Final Research Report
  • [Journal Article] Formation and Growth of Image Crystals by Helium Precipitation2013

    • Author(s)
      Hiroyuki Serizawa, Junji Matsunaga, Yoshinori Haga, Kunihisa Nakajima, Mitsuo Akabori, Tomohito Tsuru, Yoshiyuki Kaji, Shinji Kashibe, Yuji Ohisi, Shinsuke Yamanaka
    • Journal Title

      Cryst. Growth Des.

      Volume: 13 Pages: 2815-2823

    • Related Report
      2013 Annual Research Report 2013 Final Research Report
  • [Journal Article] Microscopic theory of the insulating electronic ground states of actinide dioxides, AnO2(An=U, Np, Pu, Am and Cm)2013

    • Author(s)
      M.-T. Suzuki, N. Magnani, P. M. Oppeneer
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 88 Pages: 195146-195160

    • Related Report
      2013 Final Research Report
  • [Journal Article] Variation in the surface morphology of polycrystalline UO2 powder induced by helium precipitation2013

    • Author(s)
      Hiroyuki Serizawa, Junji Matsunaga, Noriko Shirasu, Kunihisa Nakajima, Shinji Kashibe, Yoshiyuki Kaji
    • Journal Title

      J. Asian Ceram. Soc.

      Volume: 1 Issue: 3 Pages: 289-295

    • DOI

      10.1016/j.jascer.2013.07.004

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Microscopic theory of the insulating electronic ground states of actinide dioxides AnO2 (An=U, Np, Pu, Am, and Cm)2013

    • Author(s)
      M.-T. Suzuki, N. Magnani, and P. M. Oppeneer
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 88 Issue: 19 Pages: 195146-195160

    • DOI

      10.1103/physrevb.88.195146

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Helium Bubbles in U022012

    • Author(s)
      J.Matsunaga
    • Journal Title

      ANFC proceedings

      Pages: 64-65

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 酸化物燃料中の Heガス挙動に関する研究(I)、―析出したヘリウムによる組織変化―(共同研究)2011

    • Author(s)
      芹澤弘幸、松永純治、芳賀芳範中島邦久、樫部信司、岩井孝
    • Journal Title

      JAEA-Research

      Volume: 2011-025

    • Related Report
      2013 Final Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 化物燃料中のHeガス挙動に関する研究(I)-析出したヘリウムによる組織変2011

    • Author(s)
      芹澤弘幸
    • Journal Title

      JAEA-Research

      Volume: 2011-25 Pages: 1-32

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Helium bubbles in UO2

    • Author(s)
      J. Matsunaga, S. Kashibe, H. Serizawa, K. Nakajima, T. Iwai, Y. Haga, Y. Ohishi, S. Yamanaka
    • Journal Title

      proceedings of 1th ANFC in Osaka

    • Related Report
      2013 Final Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Study on formation of helium bubbles in CeO2-x

    • Author(s)
      J. Matsunaga, S. Kashibe, H. Serizawa, Y. Ohishi, S. Yamanaka
    • Journal Title

      Proceedings of NUMAT2012

    • Related Report
      2013 Final Research Report
  • [Presentation] 酸化物燃料におけるヘリウムバブル形成機構についての一考察2013

    • Author(s)
      松永純治、樫部信司、芹澤弘幸、大石佑治、山中伸介
    • Organizer
      日本原子力学会
    • Place of Presentation
      大阪府東大阪市
    • Related Report
      2013 Final Research Report
  • [Presentation] イメージクリスタルの形状変化に影響する因子2013

    • Author(s)
      芹澤弘幸、大石佑治、芳賀芳範、山中伸介、都留智仁、加治芳行、松永純治、樫部信司
    • Organizer
      日本セラミックス協会第26回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      長野県長野市
    • Related Report
      2013 Final Research Report
  • [Presentation] セラミックス中に発生する形状制御可能なキャビティー ;イメージクリスタル2013

    • Author(s)
      芹澤弘幸、大石佑治、芳賀芳範、山中伸介、都留智仁、加治芳行、松永純治、樫部信司
    • Organizer
      国際セラミックス総合展 2013
    • Place of Presentation
      東京都
    • Related Report
      2013 Final Research Report
  • [Presentation] イメージクリスタルの形状変化に影響する因子2013

    • Author(s)
      芹澤弘幸、大石佑治、芳賀芳則、山中伸介、都留智仁、加治芳行、松永純治、樫部信司
    • Organizer
      日本セラミックス協会第26会秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      信州大学長野キャンパス
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 酸化物燃料におけるヘリウムバブル形成機構についての一考察2013

    • Author(s)
      松永純治
    • Organizer
      日本原子力学会
    • Place of Presentation
      近畿大学
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] U02+xへのHe圧入で形成されるネガティブクリスタル2012

    • Author(s)
      松永純治
    • Organizer
      日本原子力学会
    • Place of Presentation
      福井大学文京キャンパス
    • Year and Date
      2012-03-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] UO2のヘリウム圧入によって形成されたネガティブクリスタル形状と内圧の関係2012

    • Author(s)
      松永純治、樫部信司、芹澤弘幸、中島邦久、岩井孝、芳賀芳範、大石佑治、山中伸介
    • Organizer
      日本原子力学会
    • Place of Presentation
      広島県東広島市
    • Related Report
      2013 Final Research Report
  • [Presentation] 二酸化ウラン中のネガティブクリスタルが拓く新しい科学2012

    • Author(s)
      芹澤弘幸
    • Organizer
      第7回高崎量子応用研究シンポジウム
    • Place of Presentation
      群馬県高崎市
    • Related Report
      2013 Final Research Report
  • [Presentation] Study on formation of helium bubbles in CeO2-x2012

    • Author(s)
      J. Matsunaga
    • Organizer
      NUMAT2012
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 二酸化ウラン中のネガティブクリスタルが拓く新しい科学2012

    • Author(s)
      芹澤弘幸
    • Organizer
      第7回高崎量子応用研究シンポジウム
    • Place of Presentation
      高崎シティーギャラリー
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ヘリウム吸蔵UO2 の気泡スエリング2012

    • Author(s)
      松永純治
    • Organizer
      日本原子力学会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] ヘリウム吸蔵 UO2の気泡スエリング2011

    • Author(s)
      松永純治、樫部信司、芹澤弘幸、中島邦久、岩井孝
    • Organizer
      日本原子力学会
    • Place of Presentation
      福岡県北九州市
    • Related Report
      2013 Final Research Report
  • [Book] FORMATION AND MORPHOLOGY OF UO2 IMAGE CRYSTAL, New Research Trends of Fluorite-Based Oxide Materials: From Basic Chemistry and Materials Science to Engineering Applications2014

    • Author(s)
      Hiroyuki Serizawa, Yuji Ohisi, Yoshiyuki Kaji, Shinsuke Yamanaka
    • Publisher
      (in press)
    • Related Report
      2013 Final Research Report
  • [Book] New Research Trends of Fluorite-Based Oxide Materials: From Basic Chemistry and Materials Science to Engineering Applications2014

    • Author(s)
      Hiroyuki Serizawa, Ohisi Yuji, Yoshiyuki Kaji, Shinsuke Yamanaka
    • Publisher
      NOVA Publishers
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-04-06   Modified: 2019-07-29  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi