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固液間のぬれ性は、固体から液体を引きはがすのに必要なエネルギーと密接に関係しており、ぬれ性が高いほど固体から液体を引きはがしにくくなることを意味する。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する。
これまでに、CsIと同じセシウムハライドである塩化セシウム（CsCl）や臭化セシウム（CsBr）が、酸化物固体表面で溶融した際の濡れ挙動を調査してきた。その結果、UO2と同じ蛍石型の結晶構造をとるイットリア安定化ジルコニア単結晶や、ルチル型の結晶構造をとる二酸化チタン単結晶の表面においても、液体セシウムハライドが極めて良好に濡れ広がることが明らかとなった。また、液体CsIO3がUO2多結晶体に接触すると、表面でCsのみが限定的にUO2と反応し、IはUO2多結晶体表面に吸着されるという特殊な挙動を示すことが明らかとなった。また、UO2、CeO2、YSZの結晶方位、結晶構造、表面粗さ、CsI、CsBr、CsClの融体構造、結合様式、さらには固体ならびに液体の表面エネルギー、固液界面エネルギー等をパラメータとして、固液間のぬれ性を総合的に検証した。以上で示した実験結果をもとに、FP化学種の蒸発、拡散、移行といった従来からあるFP放出モデルに、ぬれ性の効果を新たに追加した新しいFP放出挙動モデルを構築・提案した。
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