2009 Fiscal Year Annual Research Report
アスベスト廃材の有効利用による核燃料焼結体の密度制御
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20560780
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
逢坂 正彦 Japan Atomic Energy Agency, 大洗研究開発センター・燃料材料試験部燃料試験課, 研究副主幹 (10421471)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢野 豊彦 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (80158039)
三輪 周平 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 大洗研究開発センター・燃料材料試験部燃料試験課, 研究員 (50421780)
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| Keywords | 原子力エネルギー / アスベスト / 核燃料 / 密度制御 / 添加剤 |
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| Research Abstract |
アスベスト廃材に由来するセラミックスの助剤がMo、MgOおよびSi_3N_4を母材とした先進核燃料の焼結密度に及ぼす影響について評価した。助剤としては、アスベスト廃材の低温熱処理により生成するフォルステライト(Mg_2SiO_4)およびエンスタタイト(MgSiO_3)を用いた。
MoおよびMgO母材に関しては、平成20年度に実施したMoおよびMgO、またホスト相の模擬材であるCeO_2各々に及ぼす助剤の影響評価の結果を基に、平成21年度では、Mo、MgOとCeO_2を組み合わせた複合材に及ぼす助剤の影響を評価した。MgO母材に関しては、フォルステライト、エンスタタイト共に緻密化に有効であることがわかった。1873Kでの焼結では助剤添加の影響は小さいが、1673Kの焼結では助剤の影響が顕著となった。1673Kという比較的低温の焼結温度で約1wt.%の助剤添加により焼結密度は増加し、理論密度比約95%の高密度が得られることがわかった。Mo母材に関しては、助剤添加による密度変化はほとんど得られず、助剤の影響は見られなかった。
Si_3N_4母材についてはCeO_2との複合材に及ぼす助剤の影響を評価し、密度および特性を制御する作製条件を明らかにした。フォルステライト、エンスタタイト共に緻密化に有効であることがわかり、Mgo-SiO_2系化合物の添加により液相焼結が促進されることがわかった。緻密化は、含有するMg量が多いフォルステライトの助剤の方が有効であり、1723Kという比較的低温の焼結温度で理論密度比95%以上の高密度が得られることがわかった。作製した焼結体の熱伝導率は、焼結時の微細組織の成長、すなわち焼結温度に大きく依存することを明らかにした。
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