2018 Fiscal Year Annual Research Report
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18H01918
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
黒崎 健 京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (90304021)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宇埜 正美 福井大学, 附属国際原子力工学研究所, 教授 (00232885)
橋本 直幸 北海道大学, 工学研究院, 教授 (50443974)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 核燃料 / 核分裂生成物 / ぬれ性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、これまでに全く考慮されていなかった固体核燃料と液体核分裂生成物（FP）化学種間の「ぬれ性」に着目し、UO2をはじめとする蛍石型結晶構造を持つ固体とCsIをはじめとする各種セシウムハライド間のぬれ性評価試験ならびに模擬燃料からのFP放出試験を通じて、ぬれ性と燃料からのFP放出挙動の関係を明らかにすることを目的とした。
静滴法を採用し、UO2、CeO2、YSZの多結晶体ならびに種々の方位のYSZ単結晶を固体基板とし、その上でCsI、CsBr、CsClを溶融させることで、固液間のぬれ性を直接観測した。静滴法では、電気炉内で、固体基板上で種々の物質を溶融させ、その時の液滴の形状やぬれ角を直接観察する。核燃料物質に対してこれを可能とする装置は、世界で唯一、福井大学のみに設置されており、本研究ではこれを活用した。加えて、ぬれ性に大きな影響を及ぼす固液間の界面状態と化学反応の有無を評価するために、北海道大学で、CeO2系とYSZ系を対象として、TEMを用いて、界面近傍の極微構造を観察・評価した。
これらの研究の結果、固体表面の種々の状態（酸素欠陥、凹凸、粒界の有無等）とぬれ性の間の相関を定量的に評価することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究において、各種固体酸化物表面上での液体核分裂性製物のぬれ性評価試験を実施できた。加えて、ぬれ性評価試験後の固液界面のTEM分析も実施できた。これらは当初予定していた研究項目であり、予定項目すべてについて順調に実施できたことから、「おおむね順調に進展している。」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度に実施した静滴法試験を継続して実施する。並行して、UO2ならびにCeO2中に各種セシウムハライドが含有された模擬燃料（平成32年度実施予定のFP放出試験用）を放電プラズマ焼結により作製する。これまでに、研究代表者らは、CeO2中にCsIを含有した模擬燃料の作製に成功しており、この知見と経験をUO2系や他のセシウムハライド系に展開する。模擬燃料の相状態や組織をXRD、SEM等を用いて分析・評価する。加えて、付着仕事の概念を導入し、液体核分裂生成物の蒸発挙動とぬれ性の間の関係を議論する。
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