| 研究課題/領域番号 |
61040048
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
古屋 廣高 九大, 工学部, 教授 (30112311)
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| 研究分担者 |
安藤 健 九州大学, 工学部, 助教授 (20038003)
三宅 正宣 大阪大学, 工学部, 教授 (20028971)
井本 正介 大阪大学, 工学部, 教授 (40028915)
小畑 直己 名古屋大学, 工学部, 助教授 (60023074)
山脇 道夫 東京大学, 工学部, 助教授 (30011076)
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| キーワード | トリウム / 原子炉 / 酸化物燃料 / 炭化物燃料 / 窒化物燃料 / 照射挙動 / 拡散 / 炭素熱還元 |
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| 研究概要 |
トリウム燃料として、酸化物燃料、炭化物燃料、窒化物燃料について研究した。酸化物燃料について、原子炉照射時の燃料挙動に力点をおいて、次の領域で貴重な成果をあげた。
1)(Th.U)【O_2】燃料を日本原子力研究所材料試験炉(JMTR)で照射し、この時起こる格子定数、硬度の変化の照射量依存性を測定したところ、3段階に分かれ変化した。この機構を原子論的に説明した。
2)Th【O_2】、U【O_2】、(Th U)【O_2】燃料の照射時、核分裂片により生ずる結晶格子欠陥構造の基礎過程を解明するため、アルゴンイオンを表面より照射しながら、オージェ電子分光分析装置(AES)、走査型電子顕微鏡(SEM)、二次イオン質量分析装置(SIMS)、等で観察、観測した。この結果、燃料の還元過程、核分裂片の化学状態が明らかになった。
3)Th【O_2】、(Th.U)【O_2】燃料中での陽イオン、陰イオンの拡散におよぼす結晶粒界、不定比組成、不純物の影響について測定した。この結果を同じ蛍石型構造をもつ化合物での拡散データと比較し、本燃料に特徴的な事実を見い出すとともに、拡散機構を原子論的に明らかにした。
4)炭素熱還元で製造した(Th.U)C燃料の蒸発挙動を、1650〜1950℃の温度範囲で高温質量分析計を用いて測定し、その結果を熱力学的に解釈した。一方、(Th.U)C燃料と被覆管材ステンレス鋼との両立性を、1100℃で検討したところ、反応相厚さは時間の平方根に比例し増大したが、その絶対値は小さく高速増殖炉での使用温度では充分耐久性があることが判明した。
5)ThNの製造に関して、ThとNの反応速度の温度依存性、加熱条件の違いによる反応生成相の相異、酸素分圧-窒素分圧を関数としたときの状態図について研究した。さらに、製造したThNを代表的無機酸である硝酸への溶解速度を測定するとともに、溶液を蒸発固化して生成する化合物をX線で同定した。これらの結果より、ThN燃料では再処理が容易であることが判明した。
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