炉心損傷(SFD)時におけるUO⊆ペレットとジルカロイ被覆管の接触反応の解析

1986 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61470163
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 三宅 正宣 阪大, 工学部, 教授 (20028971)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山中 伸介 大阪大学, 工学部, 助手 (00166753) ; 孫 鳳根 大阪大学, 工学部, 助手 (00029076) ; 桂 正弘 大阪大学, 工学部, 助教授 (60029113)
• Keywords: U【O_2】 / ジルコニウム / ジルカロイ / 界面反応層 / α-Zr(O) / U-Zr / U-Zr-O三元系 / 等温断面図

Research Abstract

炉バ損傷(SFD)に関連して、U【O_2】ペレットとジルカロイ被覆管の高温接触反応はきわめて重要なテーマである。本研究では、U【O_2】ペレットとジルカロイ被覆管の反応挙動に関する基礎データを得ることを目的に、Zr(Zry-4)/U【O_2】接触界面における反応及びU-Zr-O三元系の平衡に関する実験的検討を行なってきている。
ZrまたはZry-4とU【O_2】の接触反応については、Zr板又はZry-4板とU【O_2】ペレットをそれぞれ密着させた反応カップルの加熱実験(1000〜1300℃)を行い両者間のゆ着や界面反応層の生成について実験的に検討した。この結果、Zr板,Zry-4板いずれの場合でもU【O_2】とゆ着し、基本的に、U【O_2】側から〔α-Zr(O)+U-Zr〕→U-Zr→α-Zr(O)の三層構造をもつ界面反応層の形成されることが確認された。また界面反応生成物のX線マイクロディフラクトメトリィによる同定も行い、界面反応層の微小領域における構造についても検討した。
U-Zr-O三元系の平衡状態に関する実験的検討としては、U【O_2】とZrの粉末混合ペレットの加熱試験を1000℃で行い、X線回折法により反応生成物を同定した。特に、三相(U【O_2】,α-Zr(O),U-Zr)共存領域と二相(α-Zr(O),U-Zr)共存領域の境界を明確にすることを中心に、この境界附近に相当するZr/U【O_2】比を細く選んでその平衡を調べた。以上の結果から、1000℃でのこの三元系の等温断面図を完成させた。
U【O_2】ペレットとジルカロイ界面反応層の成長,形態に及ぼす酸素ポテンシャルの影響を調べるため、U【O_2】とZrまたはZry-4の反応をU【O_2】のO/U比、及びZr,Zry中の酸素濃度を変えて行ない、これらの因子の反応に及ぼす影響を検討する予定である。