FBR金属燃料中のZr再分布

U-Zr合金の調製は原子燃料工業(株)に依頼して、アルゴンガス中のアーク溶解法を用いて行った。調製した合金の組成はU-10Wt%Zr、U-20Wt%Zr、U-50Wt%Zr、U-80Wt%Zr、U-90Wt%Zrの5種類である。溶解インゴットより、断面3×3mm、長さ50mmの角柱状試料を切り出し、X腺回折法により相の固定を行い、X腺マイクロアナライザーにより試料内の元素分布の均一性を調べた。その結果、溶解後急冷した試料は高温相であるγ相(UとZrの均一固溶体となる)がクエンチしたものではなく、室温での平衡安定相であることが確認できた。すなわち、ウラン高濃度試料ではウランα相と金属間化合物UZr_2のδ相との共存相であり、ウラン低濃度試料ではZrのα相とUZr_2δ相の共存状態であった。これらの結果より、U-Zr合金の均一相での熱拡散実験は900℃の温度領域ではUZr_2相でのみ可能であり、1100℃以上の温度領域ならばU-Zrの広い組成範囲であることが確認できた。次に、熱拡散実験で誠科に温度勾配をかける際に重要となる、誠科保持材料であるステンレス綱との反応性について調べた。上記のウラン合金誠科より3×3×2mmの誠科を切り出し、同様の寸法に切り出したSUS304ステンレス綱とサンドイッチ状に重ね合わせて石英管中に真空封入し、600〜800℃の温度範囲で300〜500時間加熱した。加熱後試料の接触面を観察した結果750〜800℃加熱の場合、反応は非常に進んでおり、ステンレス綱全域に及んでいることが確認できた。また、反応層をX線マイクロアナライザーで分析した結果、接触反応層においては元素の完全なミキシングが起こっていることを確認した。また、700℃以下の加熱においては反応はほとんど進行していないことを確認した。しかし、この場合でも拡散によりU、Zrはステンレス綱中に移動してる事を確認した。

U-Zr合金の調製は原子燃料工業(株)に依頼して、アルゴンガス中のアーク溶解法を用いて行った。調製した合金の組成はU-10Wt%Zr、U-20Wt%Zr、U-50Wt%Zr、U-80Wt%Zr、U-90Wt%Zrの5種類である。溶解インゴットより、断面3×3mm、長さ50mmの角柱状試料を切り出し、X腺回折法により相の固定を行い、X腺マイクロアナライザーにより試料内の元素分布の均一性を調べた。その結果、溶解後急冷した試料は高温相であるγ相(UとZrの均一固溶体となる)がクエンチしたものではなく、室温での平衡安定相であることが確認できた。すなわち、ウラン高濃度試料ではウランα相と金属間化合物UZr_2のδ相との共存相であり、ウラン低濃度試料ではZrのα相とUZr_2δ相の共存状態であった。これらの結果より、U-Zr合金の均一相での熱拡散実験は900℃の温度領域ではUZr_2相でのみ可能であり、1100℃以上の温度領域ならばU-Zrの広い組成範囲であることが確認できた。次に、熱拡散実験で誠科に温度勾配をかける際に重要となる、誠科保持材料であるステンレス綱との反応性について調べた。上記のウラン合金誠科より3×3×2mmの誠科を切り出し、同様の寸法に切り出したSUS304ステンレス綱とサンドイッチ状に重ね合わせて石英管中に真空封入し、600〜800℃の温度範囲で300〜500時間加熱した。加熱後試料の接触面を観察した結果750〜800℃加熱の場合、反応は非常に進んでおり、ステンレス綱全域に及んでいることが確認できた。また、反応層をX線マイクロアナライザーで分析した結果、接触反応層においては元素の完全なミキシングが起こっていることを確認した。また、700℃以下の加熱においては反応はほとんど進行していないことを確認した。しかし、この場合でも拡散によりU、Zrはステンレス綱中に移動してる事を確認した。