JP5604693B2 - 核燃料要素 - Google Patents
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Description
・燃料要素中央部から下部に掛けては、被覆管温度が低いためゲッターの酸化が進まず、少なくともチタンは酸素吸収材として機能しない。
・その分コーティング厚を増やす必要があるが、被覆管の内径は一定にしなければならないため、全体的に増厚する必要があり、下部にはさらに無駄なゲッターがコーティングされることになる。
・金属コーティングの熱伝導は良好であるが酸化物になると大きく低下するため、許容される厚さには限度がある。
・コーティング厚は、ペレット−被覆管のギャップ幅に直結するため厳しい公差が設定されるが、その厳密な制御は困難である。
・ペレットのコーティング厚もペレット−被覆管のギャップ幅に直結するため、やはり厳密な制御が求められるが、その実現は困難である。
・ペレット量産時におけるコーティング工程の付加は生産性を大きく損なう。
・熱伝導度の低い酸化物燃料ペレットは炉の起動時の熱膨張と径方向の大きな温度勾配によりクラックが生じ、ゲッター材自体も酸化によって体積膨張を生じるため、コーティングの剥離、脱落が生じるおそれがある。
・ブランケットペレットのような一部へのコーティングだけでは必要量のゲッター材を装荷することはできない。
・数十〜数百μmの厚さのチタン箔が入手可能であり、それをリボン状に切断してロール状に巻くことは容易であること、
・ペレットのスミア密度を、チタン箔の肉厚、長さ、巻き加減によって任意に調整できること、
・チタンが酸化する際の体積膨張を箔と箔の隙間に吸収できるため、温度が低い場合でも被覆管との相互作用を回避することができること、
・比表面積が大きいため酸素吸収効率が高いこと、
・ハンドリング性に優れ、ピン横置き状態での被覆管装荷が可能であること、
などの利点があり、酸素ゲッター部材として有用であることが確認できた。
・金属粒子は密度100%の製品として供給されるため、50%のスミア密度を得るには充填率を50%とする必要がある。しかし、細管内の球状粒子の充填密度は最大62.2%に達することから、被覆管内の各部材がプレナムスプリングによって拘束される状況下では、ゲッター粒子を直接充填して50%という低い充填密度を得ることはできない。
・核燃料要素の加工は、ペレット等の充填の都合上、横置き状態で行うが、ゲッター粒子を充填するためには縦置きにしなくてはならず、続いて軸ブラペレットを充填するために再度横置きにしなければならないことから、製造工程が複雑化する。
12 炉心燃料
14 下部軸方向ブランケット
16 上部軸方向ブランケット
20 MOXペレット
22 UO2 ペレット
24 断熱ペレット
26 酸素ゲッター部材
Claims (3)
- 被覆管の軸方向中央部に多数のMOXペレットからなる炉心燃料が位置し、該炉心燃料の下方に下部軸方向ブランケットが、また前記炉心燃料の上方には上部軸方向ブランケットが、それぞれ配置される構造の高速炉用の核燃料要素において、
前記炉心燃料の最上段に位置するMOXペレットの上に、断熱ペレットを介して、チタン又は金属ウランを酸素ゲッター材料としてスミア密度50%以下の低密度で装荷するペレット形状の酸素ゲッター部材を設置し、該酸素ゲッター部材の上に上部軸方向ブランケットを配置することを特徴とする核燃料要素。 - 前記酸素ゲッター部材は、リボン状のチタン箔を隙間をあけて巻き付けたチタンロールペレットである請求項1記載の核燃料要素。
- 前記酸素ゲッター部材は、メッシュ張り支柱構造の円筒形状のホルダー内に、金属ウラン粒子を収容した構造である請求項1記載の核燃料要素。
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