核燃料酸化物における酸素不定比に起因する欠陥構造の解明

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23360431
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 逢坂 正彦 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 福島研究開発部門 大洗研究開発センター 福島燃料材料試験部, 研究主幹 (10421471)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 陳 迎 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40372403) ; 井川 直樹 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, 研究主幹 (60354833) ; 佐藤 勇 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 福島研究開発部門 大洗研究開発センター 福島燃料材料試験部, 研究副主幹 (80421783)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 酸化物燃料 / 酸素不定比 / 結晶構造解析 / 第一原理計算 / 熱力学モデル

Research Abstract

均質かつより高品質のセリア固溶体(Ce,Nd)O2-xを調製するため、液相を経由した試料調製方法について検討した。所定量のセリア及びネオジアを酸に溶解させ、シュウ酸沈殿または蒸発乾固により固溶体原料粉末を調製し、原料粉末の熱処理によりセリア固溶体を調製する条件を確定した。調製したセリア固溶体は、X線回折や熱分析によるキャラクタリゼーションを行うとともに、特に高酸素ポテンシャル下で酸素不定比を調整するための酸素分圧調整型熱重量分析装置のセットアップ・調整を継続した。また、系統的な酸素ポテンシャルデータの化学熱力学手法による解析に着手した。
調製した(Ce,Gd)O2-x及び(Ce,Nd)O2-x試料の結晶構造解析結果から格子定数を評価し、O/M比との相関を検討した。また、酸素不定比に係わるデータを得るため、高感度センサーを装着したX線回折測定装置により試料の系統的な測定を実施し、主に酸素等の軽元素の測定性能を確認した。
上述した一連の実験結果を反映させて(Ce,RE)O2±xの第一原理計算による欠陥構造評価を行うことに向けて、セリア及びネオジア体系の計算による計算手法妥当性確認、及び様々な欠陥種を含有するセリア固溶体の計算による欠陥種の安定性予備評価を行った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

試料調製を行う研究分担者が研究に参加できなくなり、代替の試料調製法について検討する必要が生じたため。

Strategy for Future Research Activity

代替の試料調製法について概ね目途が立ったことから、試料調製を開始し、併せて効率的なデータ取得法の検討等も行い、研究を加速する。