超高温パルス加熱法による高温融体物性挙動解明の試み

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K04938
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 有田 裕二 福井大学, 附属国際原子力工学研究所, 教授 (50262879)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 溶融セラミックス試料 / 熱容量

Outline of Annual Research Achievements

熱容量測定の誤差低減を目的として、タングステンパイプ内の試料の偏りや空隙の発生を抑制するための検討を行った。
空隙の発生の原因としては、最も温度が高くなり、試料が溶融するタングステンパイプの中央部4cm程度において、溶融した試料が毛細管現象により溶融していない試料とタングステンパイプ内面との隙間を通じで上下方向に移動すること、装置内は真空であるため高温になって溶融した試料の蒸気圧によってさらに中心から外側へ拡がっていくドライビングフォースが相まっていることが想定されたため、その対策を行った。
具体的には、試料を溶融部分のみの数cmにだけ装填し、上は何も充填せず空の状態とし、下は一回り細い直径2mm、長さ3cm程度のタングステン棒で支えることとした。これによって溶融試料が上下へ拡がっていくことを抑制するとともにパイプ上下をセラミック接着剤で密封し内圧を保つことで蒸気圧の上昇による気泡の拡大を抑制できるよう工夫した。
以上の取り組みによって溶融した試料がパイプ中央部にほとんど残るとともに空隙の大きさも小さくすることに成功した。
加熱溶融後の試料断面観察の結果一様な凝固組織が得られたので改善策はうまくいったと判断できる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

タングステンパイプへの試料の密着と測定部分への試料の残留が大幅に改善された。
これによって、これまで問題となっていた伝熱性と試料量の確保が可能となり、最終年度における熱容量測定の試験実施にめどが付いた。
また、試料断面観察に供する試験片も多く確保できたので最終年度の観察・評価に支障が無いと判断できる。

Strategy for Future Research Activity

温度計測の精度を上げ、改良した測定方法で熱容量測定を行い、データの評価を実施する。
また、溶融・凝固条件を変えた試料の凝固サンプルを観察・分析して燃料デブリの生成に関する温度条件の影響をとりまとめる。