トリウム燃料体に関する実験的研究

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トリウム燃料として、酸化物については照射挙動、炭化物、窒化物については製造技術、基礎物性を中心に研究し、次の成果を得た。1.(Th,U)【O_2】焼結体燃料の原子炉照射.;原研材料試験炉(JMTR)で照射した燃料の照射後試験を継続した。一方、新たに破壊強度測定のための中型万能試験材を購入し、(Mg,Ni)O固溶体で応力一歪曲線を測定することによりその性能を検証した。2.イオン照射による照射損傷に関する研究.; U【O_2】を20%,40%含む(Th,U)【O_2】焼結体を数時間加熱後、表面からのU蒸発に伴う表面近傍領域内のU減少挙動を測定した。一方、U【O_2】,Th【O_2】にArイオン(核分裂片を模擬)を照射しながら、オージェ電子スペクトル(AES)を測定した。さらに、(Th,U)【O_2】焼結体の光電子分光スペクトル、表面組織を調べ、照射に伴う原子状態変化について新しい知見を得た。3.Th【O_2】,(Th,U)【O_2】燃料中の構成元素の移動挙動に関する研究。Th【O_2】に【Y_2】【O_3】,【Gd_2】【O_3】の非放射性核分裂生成物を10〜50%添加した燃料を、溶液混合、共沈、焙焼、加圧成型、焼結の工程より製造した。X線回析の結果、固溶限界は約40%で、この濃度以下では、Ca【F_2】相、以上ではCa【F_2】相、希土類酸化物C型構造が出現した。4.炭化トリウムの製造と蒸発特性 ; Th【O_2】(80%),U【O_2】(20%)、C粉末を原料とし、炭素熱還元法で(Th,U)C燃料を製造し、反応機構、反応速度の温度依存性を明らかにした。一方、クニューゼンゼルを用いてThCの蒸発エンタルピー、Th(g)の蒸気圧を測定した。5.炭窒化燃料の製造と鉱酸溶解 ; ThNとCを加熱反応させる方法で、Th(C,N)固溶体を作成後、X線回析により格子定数の組成依存性、中間生成物の結晶構造を決めた。一方、ThNを硝酸で溶解したところすみやかに溶解した。溶解液を低温で加熱乾燥した後、溶解反応物をX線回析で同定した。