JPS61228382A - 核燃料要素 - Google Patents
核燃料要素Info
- Publication number
- JPS61228382A JPS61228382A JP60069013A JP6901385A JPS61228382A JP S61228382 A JPS61228382 A JP S61228382A JP 60069013 A JP60069013 A JP 60069013A JP 6901385 A JP6901385 A JP 6901385A JP S61228382 A JPS61228382 A JP S61228382A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cesium
- fuel
- nuclear fuel
- swelling
- nuclear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は核燃料要素に関するものである。
一般に軽水炉および高速増殖炉では、端栓で両端を封止
した被覆管内部に核分裂物質を含む酸化物を圧粉焼結し
た燃料ペレットが多数充填され、かつ内部にヘリウムガ
スが封入されている。軽水炉用核燃料要素では核燃料と
して二酸化ウランペレット、被覆管としてジルカロイが
使用されておシ、高速増殖炉用核燃料要素では二酸化ウ
ラン−プルトニウム混合酸化物ペレットとステンレス鋼
被覆管とが使用されている。この被覆管の役割シは核燃
料物質と原子炉の冷却材との反応を防止することで、こ
れが果されないと放射性核分裂生成物が核燃料要素から
放出されて冷却材中に混入し、冷却材の放射能レベルが
上昇して遂にはプラントの運転を妨害することになる。
した被覆管内部に核分裂物質を含む酸化物を圧粉焼結し
た燃料ペレットが多数充填され、かつ内部にヘリウムガ
スが封入されている。軽水炉用核燃料要素では核燃料と
して二酸化ウランペレット、被覆管としてジルカロイが
使用されておシ、高速増殖炉用核燃料要素では二酸化ウ
ラン−プルトニウム混合酸化物ペレットとステンレス鋼
被覆管とが使用されている。この被覆管の役割シは核燃
料物質と原子炉の冷却材との反応を防止することで、こ
れが果されないと放射性核分裂生成物が核燃料要素から
放出されて冷却材中に混入し、冷却材の放射能レベルが
上昇して遂にはプラントの運転を妨害することになる。
通常ジルコニウム合金製あるいはステンレス環の被覆管
は冷却材である水およびナトリウムに対して耐腐食性に
すぐれ、中性子吸収断面積が小さく、かつ照射下でも十
分な延性を持つ金属である。
は冷却材である水およびナトリウムに対して耐腐食性に
すぐれ、中性子吸収断面積が小さく、かつ照射下でも十
分な延性を持つ金属である。
一方燃料ベノットと被覆管とは、原子炉運転中に次に述
べるような機械的相互作用を生じる。すなわち運転中に
は燃料ペレットが発熱するのでペレット自身が熱応力で
割れ、その破面の喰い違いや更には燃焼と共に燃料ペレ
ット内に核分裂生成物が蓄積して起こる体積膨張（スエ
リング）などが原因して、燃料ペレットと被覆管とのギ
ャップがなくなり、第２図に示されているように被覆管
ｌが燃料ベレツ）２によって押し上げられ、応力・歪を
受ける。スエリングは気体状核分裂生成物（）（ｅ、Ｋ
ｒ）と固体状核分裂生成物（Ｃ３゜Ｍｏ＋ Ｚｒ、 Ｂ
ａ、 Ｓｒ等）とによるものに２分され、燃焼度の増加
と共に直線的に大きくなる。
べるような機械的相互作用を生じる。すなわち運転中に
は燃料ペレットが発熱するのでペレット自身が熱応力で
割れ、その破面の喰い違いや更には燃焼と共に燃料ペレ
ット内に核分裂生成物が蓄積して起こる体積膨張（スエ
リング）などが原因して、燃料ペレットと被覆管とのギ
ャップがなくなり、第２図に示されているように被覆管
ｌが燃料ベレツ）２によって押し上げられ、応力・歪を
受ける。スエリングは気体状核分裂生成物（）（ｅ、Ｋ
ｒ）と固体状核分裂生成物（Ｃ３゜Ｍｏ＋ Ｚｒ、 Ｂ
ａ、 Ｓｒ等）とによるものに２分され、燃焼度の増加
と共に直線的に大きくなる。
従って高燃焼下ではスエリングに基づく被覆管ｌへの過
度の応力・歪が加わシ、遂には被覆管１が破損すること
も考えられる。
度の応力・歪が加わシ、遂には被覆管１が破損すること
も考えられる。
ところで５００００ＭＷＤ／１（Ｕ） 以上の高燃焼
度まで燃焼させた高速増殖炉燃料被覆管にはトランザク
ション アメリカン ニュークリア ソサイアテイ ２
２巻（１９喀７５年）９．２２９〜２３１（Ｔｒａｎｓ
ａｃｔｉｏｎ 、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎｕｃｌｅａｒ
５ｏｃｉｅｔｙ￥ｏｔ２２（１９７５）Ｐ、２２９−２
３１）６るいはジャーナル オプ ニュークリア マテ
リアルズ ５６巻（１９７５年） Ｐ、 １１５〜１２
０ （Ｊｏｒｎａｌ ｏｆＮｕｃｌｅａｒ Ｍａｔｅｒ
ｉａｌｓ ＶｏＬ５６ （１９７５）Ｐ、 １１５−１
２０）に報告されているように、スエリングによる過度
の歪が加わシ、ステンレス鋼被覆管が破損している。こ
の破損部には固体状核分裂生成物であるセシウム（Ｃ３
）が集中してお夛、破損原因トシてウラニアープルトニ
ア混合酸化物ベレットとセシウムとが下記の（１）式に
従って反応し、燃料ペレットＬシも低′＆ｉ度のセシウ
ム化合物が燃料ベレット内の粒界に析出し、燃料ベレッ
トのスエリングが起こつ九ものと考えられる。軽水炉燃
料では 十 ２Ｃｓ＋ （Ｕ、 Ｐｕ ）０２ Ｍ０２４Ｃ３ｚ
（Ｕ＃ Ｐｕ ）０４・・・・・・・・・ （１） （１）式と同様に、（２）式に従って反応することにな
る。
度まで燃焼させた高速増殖炉燃料被覆管にはトランザク
ション アメリカン ニュークリア ソサイアテイ ２
２巻（１９喀７５年）９．２２９〜２３１（Ｔｒａｎｓ
ａｃｔｉｏｎ 、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎｕｃｌｅａｒ
５ｏｃｉｅｔｙ￥ｏｔ２２（１９７５）Ｐ、２２９−２
３１）６るいはジャーナル オプ ニュークリア マテ
リアルズ ５６巻（１９７５年） Ｐ、 １１５〜１２
０ （Ｊｏｒｎａｌ ｏｆＮｕｃｌｅａｒ Ｍａｔｅｒ
ｉａｌｓ ＶｏＬ５６ （１９７５）Ｐ、 １１５−１
２０）に報告されているように、スエリングによる過度
の歪が加わシ、ステンレス鋼被覆管が破損している。こ
の破損部には固体状核分裂生成物であるセシウム（Ｃ３
）が集中してお夛、破損原因トシてウラニアープルトニ
ア混合酸化物ベレットとセシウムとが下記の（１）式に
従って反応し、燃料ペレットＬシも低′＆ｉ度のセシウ
ム化合物が燃料ベレット内の粒界に析出し、燃料ベレッ
トのスエリングが起こつ九ものと考えられる。軽水炉燃
料では 十 ２Ｃｓ＋ （Ｕ、 Ｐｕ ）０２ Ｍ０２４Ｃ３ｚ
（Ｕ＃ Ｐｕ ）０４・・・・・・・・・ （１） （１）式と同様に、（２）式に従って反応することにな
る。
一般に原子炉で使用される酸化物系燃料ベレット２ Ｃ
Ｓ ＋ＵＯ２＋Ｏｘ→Ｃ３２ＵＯ４・・・・・・・・・
・・・（２）の理論密度はｉｏ、９ｇ／ｃｍ”である。
Ｓ ＋ＵＯ２＋Ｏｘ→Ｃ３２ＵＯ４・・・・・・・・・
・・・（２）の理論密度はｉｏ、９ｇ／ｃｍ”である。
−万〇３ｚＵ０４の理論密度は６．６ｇ／α３であり、
Ｃ３ｚＵＯ４の生成によって体積が約３０チ増加するこ
とになる。軽水炉燃料では現在のところ設計燃焼度が３
００００から４００００ＭＷＤ／ ｔ （Ｕ）と嶋速炉
燃料に比べて低いことから、Ｃ３−ＵＯ２反応を伴った
スエリングによってジルカロイ被覆管が破損し次報告は
ない。しかし軽水炉燃料ｔ−５ｏｏｏ。
Ｃ３ｚＵＯ４の生成によって体積が約３０チ増加するこ
とになる。軽水炉燃料では現在のところ設計燃焼度が３
００００から４００００ＭＷＤ／ ｔ （Ｕ）と嶋速炉
燃料に比べて低いことから、Ｃ３−ＵＯ２反応を伴った
スエリングによってジルカロイ被覆管が破損し次報告は
ない。しかし軽水炉燃料ｔ−５ｏｏｏ。
ＭＷＤ／１（Ｕ）以上の高燃焼度まで燃焼させた場合に
、高速炉燃料で見られ友のと同様の被覆管の破損が発生
する可能性がある。
、高速炉燃料で見られ友のと同様の被覆管の破損が発生
する可能性がある。
このように望ましくない固体状核分裂生成物（主にセシ
ウム）によるスエリングを防ぐには、燃料ペレットの温
度を低く、すなわち原子炉の出力を低く押えて運転し、
燃料ベレット粒内の核分裂生成物を粒界へ析出させない
試みがなされている。しかし乍ら原子炉の出力を低く押
えることは発電コストを上昇させるので、望ましくない
。ま之燃料ペレットの中心部に小さな穴をあけ、燃料ベ
レット中心部の高温領域における核分裂生成物の粒界へ
の移動を少なくした中空燃料ベレットも試みられている
。しかしこれは燃料ベレットの製造コストが上昇するの
みならず、品質管理が難しくなる。更に？ヤーナル オ
ブ ニュークリア、マテリアルズ ５６巻（１９７５年
）ＰＬ１５〜１２’Ｏ（Ｊｏｒｎａｌ ｏｆ Ｎｕｃ
ｌｅａｒ ＭａｔｅｒｉａｌｓＶｏｔ５６（１９７５ン
Ｐ、１１５−１２０）におけるペンカー （Ｖｅｎｋ
ｅ ｒ ）等Ｋ ｊ ルシミレーゾヨン エクスベリメ
ンツ シー スタディ ザ ダイレエイテーション オ
ブ ７アースト ブリーダー ７ユーエル クラツディ
ング バイ フォーメーション、オプ ウラネーテイス
（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｇｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｔｏ
５ｔｕｄｙ ｔｈｅ ｊ）ｉｌａｔａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｆａｓｔ １３ｒｅｅｄｅｒ Ｆｕｅｌ Ｃｌａｄｄｉ
ｎｇ ｂｙ ｌ’ｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ ［Ｊｒａｎａ
ｔｅｓ）と題する文献で、核燃料要素内にセシウムと共
に金属ウランを入れた場合に、セシウムは二酸化ウラン
ベレットとは反応せず金属ウランと反応してスエリング
が発生しなかったと報告している。しかしこの文献のよ
うに金属ウランをセシウムゲッターとして便用すること
は、金属ウランは化学的に活性で取り扱い難い上にその
単価が高く、核燃料要素の製造コストを高くする。
ウム）によるスエリングを防ぐには、燃料ペレットの温
度を低く、すなわち原子炉の出力を低く押えて運転し、
燃料ベレット粒内の核分裂生成物を粒界へ析出させない
試みがなされている。しかし乍ら原子炉の出力を低く押
えることは発電コストを上昇させるので、望ましくない
。ま之燃料ペレットの中心部に小さな穴をあけ、燃料ベ
レット中心部の高温領域における核分裂生成物の粒界へ
の移動を少なくした中空燃料ベレットも試みられている
。しかしこれは燃料ベレットの製造コストが上昇するの
みならず、品質管理が難しくなる。更に？ヤーナル オ
ブ ニュークリア、マテリアルズ ５６巻（１９７５年
）ＰＬ１５〜１２’Ｏ（Ｊｏｒｎａｌ ｏｆ Ｎｕｃ
ｌｅａｒ ＭａｔｅｒｉａｌｓＶｏｔ５６（１９７５ン
Ｐ、１１５−１２０）におけるペンカー （Ｖｅｎｋ
ｅ ｒ ）等Ｋ ｊ ルシミレーゾヨン エクスベリメ
ンツ シー スタディ ザ ダイレエイテーション オ
ブ ７アースト ブリーダー ７ユーエル クラツディ
ング バイ フォーメーション、オプ ウラネーテイス
（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｇｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｔｏ
５ｔｕｄｙ ｔｈｅ ｊ）ｉｌａｔａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｆａｓｔ １３ｒｅｅｄｅｒ Ｆｕｅｌ Ｃｌａｄｄｉ
ｎｇ ｂｙ ｌ’ｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ ［Ｊｒａｎａ
ｔｅｓ）と題する文献で、核燃料要素内にセシウムと共
に金属ウランを入れた場合に、セシウムは二酸化ウラン
ベレットとは反応せず金属ウランと反応してスエリング
が発生しなかったと報告している。しかしこの文献のよ
うに金属ウランをセシウムゲッターとして便用すること
は、金属ウランは化学的に活性で取り扱い難い上にその
単価が高く、核燃料要素の製造コストを高くする。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであシ、燃料ベレ
ットのスエリングを容易に低減させることを可能とした
・核燃料要素を提供することを目的とするものである。
ットのスエリングを容易に低減させることを可能とした
・核燃料要素を提供することを目的とするものである。
すなわち本発明は被覆管内に核燃料物質が密封され、か
つ前記被覆管内に核分裂生成物のセシウムを吸収する物
質が内蔵されている核燃料要素において、前記セシウム
吸収物質が酸化チタン、酸化モリブデンのいずれかひと
つであることを特徴とするものであ）、これによってセ
シウム吸収物質は酸化チタン、酸化モリブデンのいずれ
かで形成されるようになる。
つ前記被覆管内に核分裂生成物のセシウムを吸収する物
質が内蔵されている核燃料要素において、前記セシウム
吸収物質が酸化チタン、酸化モリブデンのいずれかひと
つであることを特徴とするものであ）、これによってセ
シウム吸収物質は酸化チタン、酸化モリブデンのいずれ
かで形成されるようになる。
発明者はどのようにすれば燃料ベレットのスエリングを
容易に低減できるかを検討した。セシウム吸収物質であ
るセシウムゲッターとしては、Ｃ５ｚＵＯｉあるいはＣ
＄ｚ （Ｕ、Ｐｕ）０４よシも化学的に安定なセシウ
ム化合物を作シ、しかも中性子吸収断面積が小さいもの
が望ましい。検討の結果酸化チタン（ＴｉＯ２）−酸化
モリブデン（ＭｏＯｚ）の酸化物が上述の条件を満たし
ていることが判明した。すなわちＴ ｉ Ｏｘ ｒ Ｍ
Ｏ０２を使用すると縦軸に反応の標準自由エネルギーを
とシ、横軸に温度をとってＴ １０ ｚ ｅ Ｍ Ｏ０
２の標準自由エネルギーと温度との関係が示されている
第３図のように直線Ａ、Ｂとなる。直線ＡはＭＯｏｔを
便用した場合で ＣＳ ２ ＵＯ４＋Ｍ Ｏ０２←ＣＳ １Ｍ Ｏ０４＋
ＵＯ２であり、血縁ＢＩｒｉＴｉＯｚを変周した場合で
Ｃ３ｚ Ｕ０４＋ＴｉＯ２：Ｃ３ｚＴｉＯ３＋ＵＯ２＋
１／ ２０２である。すなわちセシウムと二酸化ウラ
／との反応生成物でろるＣ３ｚＵＯ４がＴｉ０ｚあるい
はＭＯＯｚと共存すると、Ｃ８２ＵＯ４は次の（ａ）、
（４）式に従ってＣ３２Ｔ ！Ｏｓ 、 Ｃ９ｚＭＯＯ
４に分解する。
容易に低減できるかを検討した。セシウム吸収物質であ
るセシウムゲッターとしては、Ｃ５ｚＵＯｉあるいはＣ
＄ｚ （Ｕ、Ｐｕ）０４よシも化学的に安定なセシウ
ム化合物を作シ、しかも中性子吸収断面積が小さいもの
が望ましい。検討の結果酸化チタン（ＴｉＯ２）−酸化
モリブデン（ＭｏＯｚ）の酸化物が上述の条件を満たし
ていることが判明した。すなわちＴ ｉ Ｏｘ ｒ Ｍ
Ｏ０２を使用すると縦軸に反応の標準自由エネルギーを
とシ、横軸に温度をとってＴ １０ ｚ ｅ Ｍ Ｏ０
２の標準自由エネルギーと温度との関係が示されている
第３図のように直線Ａ、Ｂとなる。直線ＡはＭＯｏｔを
便用した場合で ＣＳ ２ ＵＯ４＋Ｍ Ｏ０２←ＣＳ １Ｍ Ｏ０４＋
ＵＯ２であり、血縁ＢＩｒｉＴｉＯｚを変周した場合で
Ｃ３ｚ Ｕ０４＋ＴｉＯ２：Ｃ３ｚＴｉＯ３＋ＵＯ２＋
１／ ２０２である。すなわちセシウムと二酸化ウラ
／との反応生成物でろるＣ３ｚＵＯ４がＴｉ０ｚあるい
はＭＯＯｚと共存すると、Ｃ８２ＵＯ４は次の（ａ）、
（４）式に従ってＣ３２Ｔ ！Ｏｓ 、 Ｃ９ｚＭＯＯ
４に分解する。
Ｃ８２ＵＯ４＋ＴｉＯ２→Ｃｓ２Ｔｉ＋（ＪＯｚ ＋１
／２０ｚ ・・・・・・・・・（３）Ｃ５２（ＪＯ４
＋ＭＯＯ！ −＋Ｃ５２Ｍ０ｃｈ＋Ｕｃｈ −
−−（４）界に析出したセシウムと二酸化ウランとの反
応生成物Ｃ３ｚＵＯ４は（３）、（４）式に従って次第
にセシウムゲッターでめるＴｉ０ｚ６るいはＭＯＯｚに
吸収され、Ｃｓ ｚ Ｕ、０４あるいはＣｓｚ （Ｕ
、Ｐｕ）Ｏｔの生成によるスエリングを低減することが
可能となるばか、ｂですく、セシウムゲッターとして金
属ウランを使用し７’Ｃ場合と異なシその取シ扱いが容
易となる。そこで本発明ではセシウム吸収物質を酸化チ
タン、酸化モリブデンのいずれかひとつで形成した。こ
のようにすることによシ燃料ペレットのスエリングを容
易に低減させることを可能とした核燃料要素を得ること
を可能とし次ものである。
／２０ｚ ・・・・・・・・・（３）Ｃ５２（ＪＯ４
＋ＭＯＯ！ −＋Ｃ５２Ｍ０ｃｈ＋Ｕｃｈ −
−−（４）界に析出したセシウムと二酸化ウランとの反
応生成物Ｃ３ｚＵＯ４は（３）、（４）式に従って次第
にセシウムゲッターでめるＴｉ０ｚ６るいはＭＯＯｚに
吸収され、Ｃｓ ｚ Ｕ、０４あるいはＣｓｚ （Ｕ
、Ｐｕ）Ｏｔの生成によるスエリングを低減することが
可能となるばか、ｂですく、セシウムゲッターとして金
属ウランを使用し７’Ｃ場合と異なシその取シ扱いが容
易となる。そこで本発明ではセシウム吸収物質を酸化チ
タン、酸化モリブデンのいずれかひとつで形成した。こ
のようにすることによシ燃料ペレットのスエリングを容
易に低減させることを可能とした核燃料要素を得ること
を可能とし次ものである。
以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
１図には本発明の一実施例が示されている。なお従来と
同じ部品には同じ符号を付し九ので説明を省略する。同
図に示されているように核燃料要素３はジルカロイある
いはステンレス鋼の被覆管１内に酸化物系燃料ベレット
２（核燃料物質）が密封されておシ、被覆管ｌ内には核
分裂生成物のセシウムと反応またはセシウムを吸収する
物質すなわちセシウムゲッター４が燃料ブレナム部５に
内蔵されている。なお同図において６はセシウムゲッタ
ー４を収納するゲッター包装体、７は被覆管ｌの上端開
口部を閉塞する端栓、８は燃料ペレット２ｔ−固定する
スプリングである。なお同図は核燃料要素３の上部のみ
を示したもので、被覆管ｌ内には燃料ペレット２が多数
積層されておシ、その下部は上部と同様に端栓で封止さ
れている。このように−構成され念核燃料要素で本実施
例ではセシウムゲッター４ｔＴｉＯ２ま次はＭＯＯ２の
いずれかひとつで形成した。このようにすることによシ
セシウムゲツタ−４はＴｉ（ｈあるいはＭＯＯｚのいず
れかひとつで形成されるようになって、燃料ペレット２
のスエリングを容易に低減させることを可能とし次核燃
料要素３を得ることができる。
１図には本発明の一実施例が示されている。なお従来と
同じ部品には同じ符号を付し九ので説明を省略する。同
図に示されているように核燃料要素３はジルカロイある
いはステンレス鋼の被覆管１内に酸化物系燃料ベレット
２（核燃料物質）が密封されておシ、被覆管ｌ内には核
分裂生成物のセシウムと反応またはセシウムを吸収する
物質すなわちセシウムゲッター４が燃料ブレナム部５に
内蔵されている。なお同図において６はセシウムゲッタ
ー４を収納するゲッター包装体、７は被覆管ｌの上端開
口部を閉塞する端栓、８は燃料ペレット２ｔ−固定する
スプリングである。なお同図は核燃料要素３の上部のみ
を示したもので、被覆管ｌ内には燃料ペレット２が多数
積層されておシ、その下部は上部と同様に端栓で封止さ
れている。このように−構成され念核燃料要素で本実施
例ではセシウムゲッター４ｔＴｉＯ２ま次はＭＯＯ２の
いずれかひとつで形成した。このようにすることによシ
セシウムゲツタ−４はＴｉ（ｈあるいはＭＯＯｚのいず
れかひとつで形成されるようになって、燃料ペレット２
のスエリングを容易に低減させることを可能とし次核燃
料要素３を得ることができる。
すなわちセシウムゲッター４としてＴＩＣｈあるいはＭ
ｏｏｓ′ｔ−使用したが、セシウムと二酸化ウランベレ
ットとの反応生成物Ｃ８，ＵＯ４による燃料ペレット２
のスエリングに対する効果を検討した。ジルカロイルー
２の被覆管内にＵＯ２ペレットおよび金属セシウムと共
にＴ ＋ Ｏｚ 、 Ｍ ｏ Ｑ ｚのセシウムゲッタ
ーを夫々封入した模擬核燃料要素およびセシウムゲッタ
ーなしの模擬核燃料要素を作り、６００Ｃの温度で２０
０時間加熱した後の被覆管の変形量から燃料ペレットの
スエリング量と求めた。被覆管内に封入し念セシウム量
は５００００ＭＷＤ／１（Ｕ） の燃焼度に相当する
量を入れた。この実験結果が第４図に示されているが、
同図は横軸に燃焼度をとり、縦軸にスエリング量をとっ
てＱｓ ＵＯ２反応による燃料ベレットのスエリング
量と燃焼度との関係を示したものである。同図から明ら
かなようにセシウムゲッターを封入してない核燃料要素
Ｃでは１００００ＭｖＶＤ／１（Ｕｌ燃焼度当り０．４
６ ％のスエリングが発生し、６５０００ＭＷＤ／ｌ
（Ｕ） 燃焼度では３チのスエリング（直径変化量では
１％）にも達している。これに対してＴ ｉ Ｏｘ ＊
ＭＯＯｚのセシウムゲッターを夫々内蔵した核燃料要
素Ｄ（ＴｉＯｚを内置したもの）、Ｅ（ＭＯＯｓ を内
蔵したもの）では１００００ＭＷＤ／ｌ （Ｕ） 当
シのスエリングは０から０．１％であり、セシウムゲッ
ターなしの核燃料要素Ｃに比べ格段と小さくなっている
。このようにＴ ’ ０２１ Ｍ ＯＯｚを夫々内蔵し
た核燃料要素り。
ｏｏｓ′ｔ−使用したが、セシウムと二酸化ウランベレ
ットとの反応生成物Ｃ８，ＵＯ４による燃料ペレット２
のスエリングに対する効果を検討した。ジルカロイルー
２の被覆管内にＵＯ２ペレットおよび金属セシウムと共
にＴ ＋ Ｏｚ 、 Ｍ ｏ Ｑ ｚのセシウムゲッタ
ーを夫々封入した模擬核燃料要素およびセシウムゲッタ
ーなしの模擬核燃料要素を作り、６００Ｃの温度で２０
０時間加熱した後の被覆管の変形量から燃料ペレットの
スエリング量と求めた。被覆管内に封入し念セシウム量
は５００００ＭＷＤ／１（Ｕ） の燃焼度に相当する
量を入れた。この実験結果が第４図に示されているが、
同図は横軸に燃焼度をとり、縦軸にスエリング量をとっ
てＱｓ ＵＯ２反応による燃料ベレットのスエリング
量と燃焼度との関係を示したものである。同図から明ら
かなようにセシウムゲッターを封入してない核燃料要素
Ｃでは１００００ＭｖＶＤ／１（Ｕｌ燃焼度当り０．４
６ ％のスエリングが発生し、６５０００ＭＷＤ／ｌ
（Ｕ） 燃焼度では３チのスエリング（直径変化量では
１％）にも達している。これに対してＴ ｉ Ｏｘ ＊
ＭＯＯｚのセシウムゲッターを夫々内蔵した核燃料要
素Ｄ（ＴｉＯｚを内置したもの）、Ｅ（ＭＯＯｓ を内
蔵したもの）では１００００ＭＷＤ／ｌ （Ｕ） 当
シのスエリングは０から０．１％であり、セシウムゲッ
ターなしの核燃料要素Ｃに比べ格段と小さくなっている
。このようにＴ ’ ０２１ Ｍ ＯＯｚを夫々内蔵し
た核燃料要素り。
Ｅのスエリング量がセシウムゲッターなしの核燃料要素
Ｃのそれに比′べて格段と小さかつ友のは、Ｔ’ｊＯｚ
＊ Ｍｏｏｔによってセシウムと二酸化ウランとの反
応生成物が吸収された次めである。
Ｃのそれに比′べて格段と小さかつ友のは、Ｔ’ｊＯｚ
＊ Ｍｏｏｔによってセシウムと二酸化ウランとの反
応生成物が吸収された次めである。
このように本実施例によれば金属ウラン２シ取扱いが容
易なｒｉｏ２６るいはＭｏ０ｚｅ核燃料要素内のセシウ
ムゲッターとして使用することによって、核分裂生成物
であるセシウムと酸化物系燃料ベレットとの反応による
燃料ペレットのスエリング量を低下させることができる
ようになシ、燃料ペレットのスエリングを容易に低減さ
せることができる。そして高燃焼度下における燃料ペレ
ットと被覆管との機械的相互作用を低下させ、核燃料要
素の健全性を向上させることができる。
易なｒｉｏ２６るいはＭｏ０ｚｅ核燃料要素内のセシウ
ムゲッターとして使用することによって、核分裂生成物
であるセシウムと酸化物系燃料ベレットとの反応による
燃料ペレットのスエリング量を低下させることができる
ようになシ、燃料ペレットのスエリングを容易に低減さ
せることができる。そして高燃焼度下における燃料ペレ
ットと被覆管との機械的相互作用を低下させ、核燃料要
素の健全性を向上させることができる。
なお内蔵するセシウムゲッター量は、核燃料要素１本当
り蓄積するセシウム量が例えば５００００ＷＭＤ／ｌ
（Ｕ） ノ燃焼ｌｉテ約Ｌ Ｏｇ すＯ”ｔ’、ＴｉＯ
２で約６ｇ５Ｍ０（ｈで約１０ｇ６れば十分である。
り蓄積するセシウム量が例えば５００００ＷＭＤ／ｌ
（Ｕ） ノ燃焼ｌｉテ約Ｌ Ｏｇ すＯ”ｔ’、ＴｉＯ
２で約６ｇ５Ｍ０（ｈで約１０ｇ６れば十分である。
上述のように本発明は燃料ペレットのスエリングが容易
に低減するようＫなって、燃料ペレットのスエリングを
容易に低減させることを可能とした核燃料要素を得るこ
とができる。
に低減するようＫなって、燃料ペレットのスエリングを
容易に低減させることを可能とした核燃料要素を得るこ
とができる。
第１図は本発明の核燃料要素の一実施例の縦断側面図、
第２図は従来の核燃料要素の燃料ペレットのスエリング
を示す斜視図、第３図は核燃料要素のセシウムゲッター
として酸化チタン、酸化モリブデンを使用した場合の温
度と反ろの標準エネルギーとの関係を示す特性図、第４
図は本発明の核燃料要素の一実施例のセシウムゲッター
として酸化チタン、酸化モリブデンを使用した場合の燃
焼度とスエリングとの関係を示す特性図である。 ■・・・被覆管、２・・・燃料ペレット、３・・・核燃
料要素、４・・・セシウムゲッター（セシウム吸収物Ｘ
）、５・・・燃料プレナム部、６・・・ゲッター包装体
、７・・・端栓、８・・−スプリング。
第２図は従来の核燃料要素の燃料ペレットのスエリング
を示す斜視図、第３図は核燃料要素のセシウムゲッター
として酸化チタン、酸化モリブデンを使用した場合の温
度と反ろの標準エネルギーとの関係を示す特性図、第４
図は本発明の核燃料要素の一実施例のセシウムゲッター
として酸化チタン、酸化モリブデンを使用した場合の燃
焼度とスエリングとの関係を示す特性図である。 ■・・・被覆管、２・・・燃料ペレット、３・・・核燃
料要素、４・・・セシウムゲッター（セシウム吸収物Ｘ
）、５・・・燃料プレナム部、６・・・ゲッター包装体
、７・・・端栓、８・・−スプリング。
Claims (1)
- １、被覆管内に核燃料物質が密封され、かつ前記被覆管
内に核分裂生成物のセシウムを吸収する物質が内蔵され
ている核燃料要素において、前記セシウム吸収物質が、
酸化チタン、酸化モリブデンのいずれかひとつであるこ
とを特徴とする核燃料要素。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60069013A JPS61228382A (ja) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | 核燃料要素 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60069013A JPS61228382A (ja) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | 核燃料要素 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61228382A true JPS61228382A (ja) | 1986-10-11 |
Family
ID=13390279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60069013A Pending JPS61228382A (ja) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | 核燃料要素 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61228382A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180120213A (ko) * | 2016-03-08 | 2018-11-05 | 테라파워, 엘엘씨 | 핵분열 생성물 게터 |
| JP2020201169A (ja) * | 2019-06-12 | 2020-12-17 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 高速炉の燃料集合体および高速炉の炉心 |
| US11152127B2 (en) | 2017-03-29 | 2021-10-19 | Terrapower Llc | Method of replacing cesium trap and cesium trap assembly thereof |
| US11257600B2 (en) | 2016-05-20 | 2022-02-22 | Terrapower, Llc | Sodium-cesium vapor trap system and method |
| US11626213B2 (en) | 2019-08-23 | 2023-04-11 | Terrapower, Llc | Sodium vaporizer and methods |
Citations (1)
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| JPS5551396A (en) * | 1978-10-06 | 1980-04-15 | Westinghouse Electric Corp | Fuel element for fast breeder reactor |
-
1985
- 1985-04-03 JP JP60069013A patent/JPS61228382A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5551396A (en) * | 1978-10-06 | 1980-04-15 | Westinghouse Electric Corp | Fuel element for fast breeder reactor |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US11776701B2 (en) | 2016-03-08 | 2023-10-03 | Terrapower, Llc | Fission product getter formed by additive manufacturing |
| US11257600B2 (en) | 2016-05-20 | 2022-02-22 | Terrapower, Llc | Sodium-cesium vapor trap system and method |
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| US12073951B2 (en) | 2019-08-23 | 2024-08-27 | Terrapower, Llc | Sodium vaporizer and methods |
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