消滅処理用模擬酸化物燃料の熱力学的性質に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09680477
• Research Institution: JAPAN ADVANCED INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY,HOKURIKU
• Principal Investigator: 辻 利秀 北陸先端科学技術大学院大学, 新素材センター, 教授 (60023305)
• Keywords: 熱膨張 / アクチノイド / PuO_2 / IIO_2 / 熱容量

Research Abstract

消滅処理用酸化物の熱膨張は、熱容量や熱伝導率などと並び燃料設計に重要な熱的パラメーターの一つであるため、多くの研究者により代表的なアクチノイド二酸化物(ThO_2,UO_2,NpO_2,PuO_2)の熱膨張は測定されているが、これら二酸化物固溶体の熱膨張の測定データはほとんどない。そこで、本研究では、定比(U_<1-y>Pu_y)O_<2.00>(y=0,0.02,0.03,0.05,0.08,0.10)固溶体試料の熱膨張を調べるため、試料の格子定数を高温X線回折装置にて、室温から1273Kの温度範囲で、50%CO/CO_2ガス中で測定した結果、以下の結論を得た。
(1) いずれの組成においても格子定数は温度と共に滑らかに増加しており、相転移等は見られなかった。
(2) 室温から1273Kの温度範囲で、(U_<1-y>Pu_y)O_<2.00>固溶体の格子定数はプルトニウム濃度の増加と共に直線的に減少し、理想固溶体であるベガルド側に従った。また、その傾きは剛体球モデルでほぼ見積もることができた。
(3) 高温では、固溶体の線熱膨張(LTE)はプルトニウム量の増大と共に減少した。
(4) 測定された熱膨張データと機械的性質から、熱力学の関係式を用い、固溶体の熱容量を推定した。推定値は文献値より小さかったが、文献値とほぼ同一の温度依存性を示した。

Research Products

• [Publications] T.Tsuji et al.: "Effect of cations on lattice constants of (MyUrg)O_<2.00>(M=Pu, Th, La) at low doped cation concertrations" J.Alloys and Compounds. 271-273. 391-394 (1998)
• [Publications] T.Yamashita, T.Tsuji: "Electrical conductivity of uranium-neptuneum mixed oxides" J.Alloys and Compounds. 271-273. 400-403 (1998)
• [Publications] T.Yamashita, T.Tsuji: "Thermal expansion of peptunium-plutonium mixed oxides" J.Alloys and Compounds. 271-273. 404-407 (1998)