窒化物燃料のナノ構造解析と特性評価および分子動力学による原子軌道解析

氮化物燃料的纳米结构分析和表征以及使用分子动力学的原子轨道分析

• 批准号: 07J01037
• 负责人: 安達 淳
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J01037/
• 关键词: 窒化物燃料; 高燃焼度; マイナーアクチニド; 結晶学的性質; 機械的性質; 熱的性質; 電気的性質; 分子動力学法

本研究では高燃焼度下における窒化物燃料の熱物理的性質を理解するために、非放射性の核分裂生成物(FP)元素(Pd, Nd, Mo)を添加した模擬高燃焼度窒化物燃料の結晶学・機械・熱・電気的性質を実験的に評価するとともに、マイナーアクチニド(MA)含有窒化物燃料の熱的性質を分子動力学法により評価した。模擬高燃焼度窒化物燃料の実験的評価より、窒化物燃料のヤング率・破壊靭性値などの機械的性質は上昇した。EBSDやナノインデンテーションといった微細領域の状態を評価する手法を用いることにより、粒界に析出するFP化合物が母相の粒の結合を強くしていること、また、FP化合物にひずみが集中してひずみ硬化が起こっていることが世界で初めて確認でき、このことが模擬高燃焼度窒化物燃料の機械的特性の上昇に結びついたものと思われる。一方、熱伝導率などの熱的性質は燃焼度とともに低下することが分かった。これは散乱効果などの一般的な固体物理学で説明できる現象であった。また、窒化物燃料の熱的性質は燃焼度により低下したが、それでもその熱伝導率は従来の酸化物燃料よりもはるかに高い値を示していた。本研究での実験的評価によって世界で初めて核燃料の微細構造解析を行い、これまでわからなかった現象の要因を明らかにできた。この成果は今後の核燃料工学の研究を大きく変え得るものである。MA含有窒化物燃料の熱的性質を分子動力学法により評価したところ、MAの添加は窒化物燃料の熱伝導率にほとんど影響を与えず、また、MA含有酸化物燃料よりもはるかに高い熱伝導率をMA含有窒化物燃料は有することが分かった。本研究において窒化物燃料の実験的・解析的を行うことよって、窒化物燃料は結晶学・機械・熱・電気と燃料として重要な特性に関して、酸化物燃料よりもはるかに優れていることがわかり、この結果は従来の原子炉の形態をも変え得る結果であるといえる。

In this study, we aim to understand the thermophysical properties of high-combustion compound fuels by adding non-radioactive fission products (FP) elements (Pd, Nd, Mo) to simulate the crystallographic, mechanical, thermal, and electrical properties of high-combustion compound fuels. The mechanical properties of simulated high combustion combustion smoke-free fuels are increasing. EBSD is a kind of micro-domain fuel. It can be used to evaluate the state of micro-domain. The FP compound can be precipitated in the boundary. The FP compound can be combined with the parent phase. The FP compound can be concentrated in the matrix. The hardening can be started in the world. The mechanical characteristics of the simulated high combustion degree fuel can be improved. The thermal conductivity of a substance is determined by the thermal properties of the substance. This phenomenon is explained in solid state physics. The thermal properties of the fuel are low in combustion and high in thermal conductivity. This study is aimed at evaluating the microstructural analysis of nuclear fuel in the early stages of the world and explaining the main causes of this phenomenon. The achievements of nuclear fuel engineering in the future The thermal properties of MA containing compound fuels are evaluated by molecular dynamics method. The thermal conductivity of MA containing compound fuels is affected by the thermal conductivity of MA containing compound fuels. This study focuses on the crystallization, mechanical, thermal and electrical properties of chemical fuels, and the morphology of atomic furnaces.

项目成果

模擬ADSターゲット燃料(UN+TiN (U: Ti=4:6), U0.4Zr0.6N)の結晶方位解析と機械的性質

模拟ADS靶燃料（UN+TiN（U:Ti=4:6）、U0.4Zr0.6N）的晶体取向分析及力学性能

• 发表时间: 2007
• 作者: Kumiko Narikiyo;Shusaku Sugimoto;Toshio Suga;and Kimio Hanawa;Shusaku Sugimoto and Kimio Hanawa;日沖敦子;日沖敦子;日沖 敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖 敦子;日沖敦子;服部幸造・美濃部重克・弓削繁編;西尾市岩瀬文庫編;石川 透 監修;岩瀬文庫「絵ものがたりファンタジア」プロジェクトチーム;田中 真哉;田中 真哉;伊東 正登;川本陽一;川本陽一;小川 華奈;佐藤 治彦;川本陽一;川本陽一;川本 陽一;Takao Satoh;佐藤 隆夫;佐藤隆夫;藤田雄飛;Yuhi FUJITA;藤田 雄飛;J. Adachi;J. Adachi;安達 淳
• 通讯作者: 安達 淳

Mechanical properties of inert matrix (TiN and ZrN) and simulated ADS target fuel

惰性基体（TiN 和 ZrN）和模拟 ADS 目标燃料的机械性能

• 发表时间: 2007
• 作者: Kumiko Narikiyo;Shusaku Sugimoto;Toshio Suga;and Kimio Hanawa;Shusaku Sugimoto and Kimio Hanawa;日沖敦子;日沖敦子;日沖 敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖敦子;日沖 敦子;日沖敦子;服部幸造・美濃部重克・弓削繁編;西尾市岩瀬文庫編;石川 透 監修;岩瀬文庫「絵ものがたりファンタジア」プロジェクトチーム;田中 真哉;田中 真哉;伊東 正登;川本陽一;川本陽一;小川 華奈;佐藤 治彦;川本陽一;川本陽一;川本 陽一;Takao Satoh;佐藤 隆夫;佐藤隆夫;藤田雄飛;Yuhi FUJITA;藤田 雄飛;J. Adachi;J. Adachi
• 通讯作者: J. Adachi

Thermal properties of polycrystalline NdN bulk samples with various porosities

• DOI: 10.1016/j.jnucmat.2007.12.009
• 发表时间: 2008-05-15
• 期刊: JOURNAL OF NUCLEAR MATERIALS
• 影响因子: 3.1
• 作者: Adachi, Jun;Katayama, Masahito;Yamanaka, Shinsuke
• 通讯作者: Yamanaka, Shinsuke