ガス浮遊法による放射性溶融物の物性解明

本研究は原子炉過酷事故時のシビアアクシデント対策に資するため、炉心溶融物の流動・拡散挙動を描写するのに必要な高温融体の物性取得装置の開発ならびに物性評価を行うものである。前年度においては、ガス浮遊法と液滴振動法を組み合わせた手法を従来よりも高温での運用が行える装置の開発を行い、溶融ジルコニアの密度ならびに粘性の取得に成功した。一方で同手法で表面張力を正確に評価するためには試料の蒸発が課題となることが明らかになっていた。そこで、本年度は分割可能なノズルを用いたガス浮遊法で試料を浮遊・溶融させ、ノズルの開放によって下部に配置した基板に試料を衝突させることにより、その落下変形挙動から試料の表面張力を測定することのできる液滴衝突法測定装置を開発した。この手法により従来法よりも短時間での溶融物の表面張力測定が可能となり、これまで蒸発の影響により正確な測定が困難であった高温融体の表面張力測定を可能とした。初めに値の良く知られている溶融アルミナを用いて本手法を用いた表面張力評価の妥当性を検証した。その後、これまで評価が困難であった溶融ジルコニアに対して同試験を行い、初となる表面張力値の取得に成功した。また、今回測定したジルコニアの最高温度はウラニアの融点を上回るものであり、ガス浮遊法を用いた液滴振動法・液滴衝突法測定装置はウランを含む放射性溶融物の物性測定手法として有効であることが分かった。本手法を用いて今後シビアアクシデント対策に必要な物性の解明を推し進められることが期待される。

本研究は原子炉過酷事故時のシビアアクシデント対策に資するため、炉心溶融物の流動・拡散挙動を描写するのに必要な高温融体の物性取得装置の開発ならびに物性評価を行うものである。前年度においては、ガス浮遊法と液滴振動法を組み合わせた手法を従来よりも高温での運用が行える装置の開発を行い、溶融ジルコニアの密度ならびに粘性の取得に成功した。一方で同手法で表面張力を正確に評価するためには試料の蒸発が課題となることが明らかになっていた。そこで、本年度は分割可能なノズルを用いたガス浮遊法で試料を浮遊・溶融させ、ノズルの開放によって下部に配置した基板に試料を衝突させることにより、その落下変形挙動から試料の表面張力を測定することのできる液滴衝突法測定装置を開発した。この手法により従来法よりも短時間での溶融物の表面張力測定が可能となり、これまで蒸発の影響により正確な測定が困難であった高温融体の表面張力測定を可能とした。初めに値の良く知られている溶融アルミナを用いて本手法を用いた表面張力評価の妥当性を検証した。その後、これまで評価が困難であった溶融ジルコニアに対して同試験を行い、初となる表面張力値の取得に成功した。また、今回測定したジルコニアの最高温度はウラニアの融点を上回るものであり、ガス浮遊法を用いた液滴振動法・液滴衝突法測定装置はウランを含む放射性溶融物の物性測定手法として有効であることが分かった。本手法を用いて今後シビアアクシデント対策に必要な物性の解明を推し進められることが期待される。