研究課題/領域番号 |
21K04938
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研究種目 |
基盤研究(C)
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配分区分 | 基金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分31010:原子力工学関連
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研究機関 | 福井大学 |
研究代表者 |
有田 裕二 福井大学, 附属国際原子力工学研究所, 教授 (50262879)
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研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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キーワード | 溶融セラミックス試料 / 熱容量 / 溶融凝固組織 / 超高温加熱 / 酸化物融体 / 燃料デブリ |
研究開始時の研究の概要 |
2000℃以上の超高温酸化物融体の比熱を正確に測定するため、高融点金属の比熱測定法として開発されたパルス通電加熱法による比熱測定の対象物質を溶融酸化物に拡張し酸化物を挿入した金属管を通電加熱して酸化物の融点以上の温度に保持する方法を改良し超高温酸化物融体の比熱を測定するため、多段階パルス通電加熱技術(目標:3秒以内に2000~3000℃の範囲を100℃毎に10段保持)や試料からの熱損失を温度一定時の電力測定で補正した熱量法により比熱を測定する方法などを検討する。さらに、本装置で発生する溶融凝固酸化物を観察することで、溶融した原子燃料の挙動解明に資するデータの取得を目指す。
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研究実績の概要 |
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。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
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。
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今後の研究の推進方策 |
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。
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