4. 高速炉燃料の照射挙動把握に向けた の開発
4.4 の
4.1 4.3に た に た
た た
燃料 た の 燃料 た
燃料 た 燃料 の 2.4.4-1
2.4.4-1に 燃料 の燃料 向 に X線
CT 2.4.4-1に X線CT と4.1 4.3に た
の た た 2.4.4-1
に と と た
に 燃料 に に
た のX線CT 2.4.4-2に
2.4.4-2に X線 CT に と 明 に
と た の 2.4.4-2
と の 2.4.4-3に 2.4.4-2 2.4.4-3
に 0.02 の
に と た の高 X線CT技
術 の 0.1 た と [20] に
技術開発 X線CT の高 の に に向 た
に 燃料 に に 評価 た
2.4.4-1に 燃料 に の
に た の 2.4.4-4に
の 5.5 と 0.02
の に と た 燃料
2.4.4-5のX線CT に 燃料
た 燃料 の 2.4.4-6に 燃料
の に と
と た 0.04 の と
に 2.4.4-7に 向CT 燃
31
料 と の に のCT の に の
CT に 明 に と と 燃料
の に と に た 燃料
の に た と 0.02 の に
評価 た 照射に BDI発 に 燃料 と
と と の に 0.04 と
に の高 X線CT技術に け
0.3 [20]に に向 た と た
2.4.4-8に のX線CT の
評価 と
の 2.4.4-9に の と
に と と た 0.05
燃料 の に に と
た の高 X線CT技術 X線CT の
と の た の技術開発に
に 燃料 の に とに た
燃料 評価 た の
に た の の に
と に 0.05 と た
に と に に た
の た に た のX 線CT
2.4.4-10 に と た
に 8.43g/ 3の に 8.8g/ 3の に
8.93g/ 3の に の 向CT の
2.4.4-11に に の 3 の の に
CT 向の に
CT の と に に
と た CT に の CT のCT と
た と の の 2.4.4-12に
と の
0.1g/ 3 と た の技術 と
4 の の た たに開発 た技術
と 2 の と の向 た
5 と
高速炉燃料の照射挙動 把握 た に 炉 照射 た燃料の照射
32
と と の照射 燃料 の
に 燃料 た
の と の 射 発 と に 料
に た 発 と 1 の
に と た 高速炉燃料の照射挙動把握に向けた照射
速に た 照射 の の た
照射 た燃料 燃料 に燃料
の と た と 照射 燃料 の BDI
評価 技術と 開発 た高 X線CT技術
とと た の技術 BDI評価 と 開発 た と 高速炉 燃料の照射挙動把握に向けた燃料 の 評価 た に X線CT
の 向 (高 ) と た X線CT
の高 た X 線 X 線 の開発 高速炉燃料の照射挙 動把握に向けた照射 技術と た に X線の 射
た に X に た の技術開発
と に と X線CT の1
と 高 のX線CT に た
の 燃料 の の
た 高速炉燃料の照射挙動把握に向け の に 燃料
評価 た の に たに
た と X線 CT に と
と の に の高 に た
の技術開発に の た
(1) 0.1 の 高 のX線CT とに た
(2) 12.5 Lp/cm 27.6 Lp/cm 向
とに た
(3) 燃料 の 0.05
た
(4) の に 2 の とに た
の 技術 高速炉燃料の照射 に と の
に に の照射 に照射挙動に
把握 と 高速炉燃料の高 に 開発に と
33
2 文
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36
2.2.2-1 高 X線CT
Item Contents
CT scanning method The second generation method (traverse/rotate)
Scanner device 3-Axis drive system
X-ray CT source Linear accelerator
Maximum electron:12 MeV Maximum power:520 mC/kg/min at 1m X-ray detector Scintillates materials:CdWO4
Collimator slit size:0.3 mm x 2mm Number of channel 30 ch
2.3.2-1
CT
高 2
0.1 100
高 2 0.3
1
37
2.4.2-1 評価 料の
g/cm3 19.3 16.65 13.31 12.02 11.35
4 11.03
6 10.87
10.5 10.22
8.93 8.43
SUS316 7.98
7.87
S45C 7.83
6.51 4.54 2.7
PMMA 1.2
38
2.4.2-2 評価 料のCT
g/cm3 CT
19.3 22144.425
16.65 19160.085
13.31 14541.76
12.02 12107.255
11.35 13805.835
4 11.03 13313.38
6 10.87 13177.6
10.5 10952.175
10.22 10443.255
8.93 8820.59
8.43 8481.38
SUS316 7.98 7892.705
7.87 7803.14
S45C 7.83 7728.07
6.51 6685.235
4.54 4351.655
2.7 2687.025
PMMA 1.2 1359.575
39
2.4.4-1 燃料 の
料
0.3 0.4 0.5 1.0 2.0
5.5 4.8
燃料 4.6
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
4.6 3.1 1.6
8.93g/cm3 8.80g/cm3 8.43g/cm3
40
2.4.4-2 の
0.30 0.3 -0.002
0.30 0.3 -0.002
0.30 0.3 0.000
0.30 0.3 0.002
0.40 0.4 -0.001
0.40 0.4 -0.001
0.40 0.4 0.000
0.40 0.4 0.003
0.50 0.5 -0.001
0.50 0.5 0.002
0.50 0.5 0.001
0.50 0.5 -0.003
1.00 1.0 -0.001
1.00 1.0 -0.003
0.99 1.0 -0.009
0.99 1.0 -0.008
2.02 2.0 0.016
2.01 2.0 0.008
2.01 2.0 0.012
2.02 2.0 0.016
41 2.2.1-1
単純逆投影
X線源から検出器内にデータが広 がっている仮定
様々な方向から取得したデータを 重ね合わせる
実際の被検査体よりも大きなぼや けた画像となる
フィルタ逆投影
データのエッジを強調（フィルタ 関数を施す）
エッジを強調したデータを重ね 合わせる
被検査体の画像が構成される 被検査体
検出器
X線源
強度 走査方向
深さ方向（X線源と検出器間）
の情報は含まれていない
実際の被検査体の範囲
フィルタ関数を施す 被検査体の画像
42
2.2.2-1 高 X線CT [20]
2.2.2-2 X線 [20]
43 のX線
2.3.1-1 X線 の
電子
ビームダクト
ターゲット
X 線
前・後段収束電磁石
S1
S2
N1 N2
N1
N2
S2 S1
前段 後段
初期焦点形状
調整後焦点形状 スリット形状
S1
S2 N1
N2
前段 後段
初期焦点形状
調整後焦点形状 スリット形状
S1
S2 N1
N2
44
2.3.1-2 X線 と 線
X線源（点線源）
検出器
透過X線強度
検出位置 透過X線を検出
画像再構成 点線源の場合には、被検査体の境界 は明確になる。
X線源（有限の大きさを持つ）
検出器
透過X線強度
検出位置 透過X線を検出
画像再構成 被検査体の境界は、X線源のサイズに 影響を受けて不明瞭になる。
不明瞭な範囲
再構成画像においても被検査体の境 界データが明確である。
境界データが不明瞭であるため、再構 成画像において境界部分にグレー ゾーンができる。
45
2.3.1-3 X線 に け の [22]
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000
0 5 10 15 20 25 30
検出器
検出器出力（平均値）
調整前 調整後
46
2.3.1-4 と [22]
5.0 6.0 7.0 8.0 9.0
8.0 8.2 8.4 8.6 8.8 9.0 9.2
実効解像度（Lp/cm）
収束用電磁石Q1の供給電流（A)
5.0 6.0 7.0 8.0 9.0
5.6 5.8 6.0 6.2 6.4 6.6 6.8 7.0 7.2 7.4
実効解像度（Lp/cm）
収束用電磁石Q2の供給電流（A)
47
2.3.1-5 のX線CT
2.3.2-1 HiR
48 2.3.2-2 HiR
2.3.2-3 X線 と の [8]
49
2.3.3-1 評価
50 2.3.3-2 高
26
51
高 のX線CT
高 のX線CT
2.3.3-3 評価 のX線CT
10
10
52
2.3.3-4 評価
線像強度分布（ LSF ） エッジ部分の CT 値分布
解像度評価試験体境界 部の CT 値分布を取得
微分 LSF CT 値分布
ゼロ周波数にて正規化し、空間 周波数特性（ MTF ）を取得
フーリエ変換 MTF
50 ％ MTF
＝空間分解能
0 10 20 30 40 50
0 0.1
0.2 0.3
0.4
空間分解能（Lp/cm）
スリット幅（㎜）
設計値 実測値
53
高 のX線CT
高 のX線CT
2.3.3-5 高 のX線CT
a
b c
10 10
54
高 高
2.3.3-6 (a) (b) (c)
1.0 0.5 0.3
0.3×1 0.5×1.5
1×5 1×5
55
2.3.3-7 向 に の
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0 0.5 1 1.5 2 2.5
CT値（規格値）
径方向距離（㎜）
高解像度化前 高解像度化後
56 2.4-1
2.4-2 燃料 の
57
2.4.1-1 た に 評価
2.4.1-2 aθ
p X q
Y
0
b
●：境界データ P：中心X座標 q：中心Y座標 Θ：楕円回転角度
a：長径 b：短径
x：境界データX座標 y：境界データY座標
被覆管データ
燃料ピン中心からの距離
CT値
CT値分布A CT値分布B
CT値分布B
CT値分布A
被覆管領域としてデータを削除する範囲
58
2.4.2-1 評価 料のX線CT
Ti
Pd4
Fe
Mo
Zr Ta
Pb6 Al
Pb SS 400
PM MA
Cu
S45 C
W
Bs
316
Ag
Hf Pd
5
59
2.4.2-2 評価 料のCT
0 5 10 15 20 25
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
密度（g/㎝3）
CT値（－）
60
2.4.3-1 に の
クラックなし
クラックあり
燃料ペレット外径を正確にフィッティング
クラックの影響によりフィッティングがずれる
61
向 の
向 の
2.4.3-2 燃料 評価に
径方向に極大点が連続しているデータを削除
クラック：小
クラック：大
フィッティング結果
フィッティング結果
クラック：小
クラック：大
フィッティング結果
フィッティング結果 周方向に極大点が連続しているデータを削除
62
2.4.4-1 燃料 のX線CT
①中心空孔測定用ペレット
②模擬被覆管（全ピン）
③模擬燃料ペレット
④ギャップ測定用ペレット
⑤密度評価用ペレット
①
①
①
①
②
③
④
④
④
④
④
⑤ 10㎜
63 2.4.4-2
2.4.4-3 の
φ0.3㎜ φ0.4㎜ φ0.5㎜
φ1.0㎜ φ2.0㎜
1.0㎜
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
0 0.5 1 1.5 2 2.5
画像解析結果（㎜）
製造実績値（㎜）
64
2.4.4-4 の
5.30 5.35 5.40 5.45 5.50 5.55 5.60 5.65 5.70
0 20 40 60 80 100 120
被覆管外径（㎜）
ピンNo.
65
2.4.4-5 燃料 の
2.4.4-6 燃料 の
4.40 4.45 4.50 4.55 4.60 4.65 4.70 4.75 4.80
0 20 40 60 80 100 120 140
画像解析結果（㎜）
ピンNo.
5
66
2.4.4-7 燃料 と の の
0 5000 10000 15000 20000
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
CT値（－）
ペレット中心からの距離（㎜）
被覆管への接触なし 接触あり
67
2.4.4-8 の
2.4.4-9
0.3㎜ 0.4㎜ 0.5㎜
0.6㎜ 0.7㎜
1.0㎜
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
画像解析結果（㎜）
製造実績値（㎜）
68
2.4.4-10 の
2.4.4-11 の 向CT
5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
CT値（－）
ペレット中心からの距離（㎜）
に
69
2.4.4-12 評価
7.8 8 8.2 8.4 8.6 8.8 9 9.2
7.8 8 8.2 8.4 8.6 8.8 9 9.2
解析結果（g/cm3）
試験体密度（g/cm3）
70
線の 線の
2.3.1-1 線 の
2.3.2-1
0.1
71
2.4.4-1 燃料 の
72 3 高速炉燃料の照射挙動評価
1. に
高速炉燃料 に高 に と に 燃料
の 2 3 の に 発 の の
に 燃料 の 燃料 の に
発 の 高速炉燃料の 開発に と
と 照射 に た
燃料 照射 の に 発 燃料 の
に と 燃料 - 燃料
とと [1] 燃料 の 燃料
と と 向の に 燃料 に
発 に 燃料 に 発 炉 の照射
に の に 燃料 の 動に 燃料
と の に
と の た
とに [2] のた 燃料 - の 燃料
の 評価に と
燃料 の 高 燃料の に 1 の
1.1.1-5 照 燃料 に た 燃料 の に
3.1-1に と に 高 の 動
[4] の に 高
の燃料 高 と 高 に 燃料の 発
に 発 た燃料 の 動に 発
に と 3.1-1に た 燃料の 発
に た燃料 と と 動 た に
た の の と
の 動速 に と に
と 照射 に 評価 と
燃料 の 挙動 把握 た の
と 高 [3] に 燃料
の 評価 と 評価 た
に と
燃 と 燃料 に のFP FP
の に 燃料 の [3] 発 の
と の に PCMI 発
燃料 の に PCMIの発 に の
73
の と 高速炉燃料の 開発に
燃料 の 把握 と と
の高速炉燃料の 開発 と た照射 に の
た 燃料 の に 燃料 の
燃料 の 料 燃料 の の 燃料 1
に の と のた 1 の燃
料 燃料 2 3 1 の燃料 料 3
料 3 と た に た
と の 射 の発 に の の
に 開発 た高 X線CT技術 高速炉燃料の照射
に たX線 CT と たに た 燃料
の 燃料
に 燃料 の照射挙動 評価 た