九州大学学術情報リポジトリ

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Kyushu University Institutional Repository

高速炉MOX燃料の照射挙動把握に向けたX線CT技術の 開発と照射挙動評価

石見, 明洋

http://hdl.handle.net/2324/2236223

出版情報：九州大学, 2018, 博士（工学）, 課程博士 バージョン：

権利関係：

博 士 論 文

高速炉 MOX 燃料の照射挙動把握に向けた X 線 CT 技術の開発と照射挙動評価

２０１９年３月

石見 明洋

1 の と 1

1. 1

1.1 高速炉燃料の 開発 1

(1) 高速炉に 1

(2) 高速炉燃料に 2

(3) 高速炉燃料の照射挙動評価 2

1) 燃料 の照射挙動 2

2) の照射挙動 3

(4) 高速炉燃料の照射挙動評価に向けた照射 3

1) 燃料 の照射 4

2) 燃料 の照射 4

(5) 高 X線CT技術の照射 の 5

(6) 燃料 の照射 の 6

2 と論文 6

2.1 6

2.2 論文 7

1 文 9

2 高速炉燃料の照射挙動把握に向けた高 X 線CT技術の 18

1. に 18

2. 高 X 線 CT 技術に 19

2.1 X線CTの 19

2.2 高 X線CT技術の開発 20

3. 高速炉燃料の照射挙動把握に向けた高 X線CT技術の 21

3.1 向 に向けたX線 の 21

3.2 X線 の開発 23

(1) X 線 23

(2) 24

3.3 高速炉燃料の照射 に た高 X線CT技術の 25

4. 高速炉燃料の照射挙動把握に向けた の開発 26

4.1 燃料 の 27

4.2 の 28

4.3 燃料 の の 29

4.4 の 30

5 と 31

2 文 33

3 高速炉燃料の照射挙動評価 72

1. に 72

2. 高 X線CT た照射 73

2.1 料 73

2.2 照射 73

2.3 X線CT 74

2.4 高速炉燃料の照射挙動評価 74

(1) 挙動 74

(2) 燃料 の 挙動 81

燃料 81

高 燃料 84

燃料 84

3. と 85

3 文 88

4 214

218

1

1 の と

1.

1.1 高速炉燃料の 開発 (1) 高速炉に

の 1930年 に 発見

に の 発 ( 発 ) た

1956年 と とと た

の と に

石 の と 1.1.1-1[1]に の

た

1954 年 の開発 発 ( )に

の 発 1965 年に 1966年に 開

1970 年に 発 と と 炉( 発 1

)の 開 の

の 開発 1990年 に

の10 1998年 に 13 と

に た[2,3]

と 1.1.1-

1に の と た に -235

燃料と 炉 102 年 と

た 炉 価 の の

燃料 高速炉の開発 1.1.1-2[4,5]に

に た

高速炉の 燃料の に 238 に の

に の 239 に と

の 239 炉の燃料 235と た

の の と と 発

の燃料と と の に

と 年 の と と の

と に と

に 1967年動 炉 燃料開発 の に 高速炉の開 発 1977年に に た の高速炉 高速 炉

に 開発 た 2007年に 線 照射 の

の に た に向けた高速炉

発 の 炉と 高速 炉 1994年に に

1995 年に の 開 た 年12 月に の

2

発 たた 炉 2016年 炉

炉に 技術開発 2011 年に 発

発 た 高速炉開発 2016年 に け

高速炉開発の に 高 射 の

の の 高 のと 高速炉の開発

とと た

(2) 高速炉燃料に

高速炉 炉の燃料 と燃料 の 1.1.1-2[6-8

1.1.1-3に 炉 235の 4 の

燃料 8.2mm 10.4mm 論 95 95 T.D. 97

T.D.と 高 燃料 の高

速炉 と の 料 た 燃

料 燃料 燃料 の 4 5 と 炉に

論 85 95 T.D.の高- の燃料

燃料 炉 -2 た -4の に

燃料 と 炉の燃料 9.5 14.5 4

高速炉の燃料 5.5 6.5 1.5 2.5 高速炉

の燃料 に 燃料 た FP

た の と 炉の燃料 に

炉燃料 と 高速炉

燃料 FP 高 と

た 高速炉の燃料 に 燃料 の た

に 炉の に と

に 燃料 に

燃料 炉 に 燃料 と 高速炉の

に の に の に 燃料

高速炉の燃料 炉に 燃料 に

(3) 高速炉燃料の照射挙動評価 1) 燃料 の照射挙動

高速炉の燃料 炉の燃料 に 高

燃料 と の 向に 発

と のた 炉の燃料 に 高速炉の燃料

と [9]

3

高速 炉 の 炉 PWR に 照射 た

燃料 の 1.1.1-3[9,10]に 炉の燃料

燃料 に 発 とに 高速

炉の燃料 燃料 に の

に 向の に

燃料 の 動 と た

向に 発

高速炉燃料 に け の 燃料 の

と に燃料 の 高

とに の と 照射 の燃

料 の 把握 と 燃料

の照射挙動 評価 に

と と

2) の照射挙動

燃料 の照射に 1.1.1-4[11]に に

発

燃料 の と 高速炉 炉に 高

速 E 0.1MeV に 照射 に の

0.1MeV に と に の

( ) 発 1.1.1-5[11]に に の

照射 と の の

のた 高速炉 の

に の の の

と 向 [12-15] 燃 と

に 発 燃料 の た 燃料

の FP の に 発

と 燃料 と の PCMI に

発 1.1.1-6[11]に に

燃料 の の の

燃料 と の BDI に と

に た の開発

(4) 高速炉燃料の照射挙動評価に向けた照射

高速炉の燃料 料 炉に 高 高燃 高

照射 の に のた 高速炉燃料の 開発

4

た燃料 に 炉 照射 の照射 燃料 の

と と た 高速炉燃料の に 炉 に け

燃料の 照射挙動 把握 と と 照射

に た

に け 高速炉の 開発 の 開発

開発 JAEA に た JAEA に 高速

炉 に 照射 照射 た燃料 照射燃料

FMF に 照射

1) 燃料 の照射

FMFに た照射 燃料 た

燃料 た燃料

燃料 の の に た

の X 線 燃料 の

に の た の

燃料 の た の

燃料 の 評価 の 燃料の燃 燃

料 のFPの 把握 た 燃料 の 線

た FP 評価 た 燃料 の に

FP の

X 線

と 燃料 に 燃料 に と

と 燃料 の照射 燃料

2) 燃料 の照射

燃料 の 燃料 照射に 燃料 の

の た

燃料 と の に と

に 燃料

た 料に に 料 の

と と に 射 のた

燃料 の照射 燃料 の照射 た燃料

の に 1 の燃料 に

5

(5) 高 X線CT技術の照射 の

高速炉の燃料 1.1.1-2に に に と

燃料 の に 燃料

のた 燃料 に BDI 燃料 の

と と 燃料 のBDI挙動 把握 と 高速炉燃

料の高燃 た 高速炉の燃料

と 燃料 の燃料 BDI 発

と た 燃料 た た

に 燃料 の 燃料 の

の た

X 線 燃料 の

た 燃料 線の に 明

と 向 の と 燃料 の

と た

[16,17] 照射 燃料

に た 燃料 に

[18]に 照射 燃料 の た の技術

と 炉 と の に

の のFP の に と

た

燃料 の に BDI挙動 に把握 た に 燃料 の

と た JAEA に 技術

開発[19] た X線 X線CT 技術

照射 燃料 の と た照射 た の技術開発

[20] 開 た

X線CT技術 の に 動 の と に

た 照射 の 開 た 照射 燃料

高 の 線の に 明 と

と た

JAEAのKatsuyama X線CT技術 照射 た 照射

燃料 線の 高 の X 線

高 X 線 に照射 とと に X線照射と た

と 照射 燃料 高 の 線の

照射 燃料 の X線CT に た[21] に 燃料 の 明 X線CT 向に

とに の に に

6

と た 燃料 の と 燃料

の に 評価 と と た

(6) 燃料 の照射 の

高速炉燃料 炉 に 高 照射 とと に 向に に

発 と のた 燃料 の

挙動 と と 燃料 の

た の照射 た

燃料 の照射 燃料 に 燃料

の た 照射 に

に 燃料 の の の と の

に の 射 発 のた 1 の燃料

燃料 た 1 の燃料

と た の の と た

照射 に と 燃料 の照射挙動に

の高 評価 た

高 X線CT技術 燃料 に 燃料 に

と た と 燃料 の

に 技術と た の高 X 線 CT 技術

1.1.1-7[22]に にX 線 CT の と 燃料

の に と た のた 高 X 線

CT技術 照射 燃料の照射 技術に た に X線CT の

高 た た 照射挙動 に把握 た に 燃

料 X 線CT と の

た

2 と論文

2.1

の 高速炉燃料の照射挙動把握に向け 高

X線CT技術 とと に 技術 た照射 に

高速炉燃料の照射挙動 明 に とと た

高速炉燃料の高 高燃 に向け た燃料 に

炉 に 照射 照射 に 燃料の照射挙動 評価 の に

と 燃料 の の

の に 高速炉燃料の照射挙動 評価 た

1 の に の と 射

7

の の た の と の高 照

射挙動の評価 た

燃料 の のた 技術開発 た高 X線CT技術

燃料 の た の照射 技術と と

た の技術 燃料 の に X

線CT た 燃料 の た に

高 と 燃料 の照射 に た の技術開発

た に 30 た 100 に

と に に た の 0.3mm

0.1mmに とと にX線 の に

と 0.1mm た高 のX 線 CT の に

た

に たX 線CT 燃料 の に評価

た 高速炉

燃料の照射挙動把握に の照射 とに

た

の 高 燃料 燃料に け の 挙

動 挙動 挙動 の高速炉燃料の照射挙動 明 に た

2.2 論文

論文 1 の の と 2 の 高速炉燃料の照射挙動把握に 向けた高 X線CT技術の開発 3 の 高速炉燃料の照射挙動評価

4 の の の

1 高速炉の 開発の 開発 た の照射 に

とと に 論文の 高速炉燃料の照射挙動把握 に向けた に 明 た

2 照射 と た の高 X 線CT 技術の

高速炉燃料の照射挙動把握に向け 技術 た の と の に た 高 X線CT技術 燃料 の照射 に た X線CT の高 X線CT の照射挙動 に評

価 た の の と 開発 た の開発

に 開発 の 技術に に

3 開発 た技術 高速 炉 に 照射 た3 の高速炉燃

料に た 高速炉燃料の照射挙動に た 高

速炉燃料 高 とと に 向に 発

の の と 燃料 の 挙動 評価 た

8

た の照射 た 燃料 の

の に高 X線CT技術 に

評価 と 燃料 の 挙動に た

4 の とと に の の に

と た

9

1 文

[1] 29 年 に 年 (

2018)

[2] 24 年 に 年 (

2013)

[3] ( ) 15年 ( ) (2003

年10月1 )

[4] IAEA高速 炉WG LMFBR Plant Parameters 1991 IWGFR 80 IEAE(1991)

[5] 1991年

[6] T.Aoyama, et al., “Core performance tests for the JOYO MK-III upgrade”, Nuclear Engineering and Design, 237 (2007) 353-368

[7] 文 https://www.ene100.jp/zumen/5-1-

7

[8] 炉燃料の 炉燃料の

( 10年7月)

[9] D.R.Olander, et al., “Fundamental Aspects of Nuclear Reactor Fuel elements”, published by Energy Research and Development Administration, USA, 1976

[10] P.Guedeney, et al., “Caracterisation du combustible FRAGEMA a fort taux de combustion. International Topical Meeting on LWR Fuel Performance. Vol.2, p.639.

Avigon (1991)

[11] 高速炉 高速炉 1993年 10月

[12] B.B.Glasgow and W.G Wolfer, ASTM STP 870 (1985) 453 [13] B.Esmailadeh and A.V.Kumar, ASTM STP 870 (1985) 468 [14] F.A.Garner et al., ASTM STP 955 (1987) 289

[15] M.Itoh et al., ibid 10), p.114

[16] W.J.Richards et al., “Neutron Tomography of Nuclear Fuel Bundles”, Materials Evaluation, 40 (1982) 1263-1267

[17] C.H.Cheatle et al., Handling Equipment for the Hot Fuel Examination Facility/NRT Neutron Radiography Facility, Proceedings of 25^th Conference on Remote Systems Technology. (1977).

[18] P.R.Betten and D.M.Tom, “Cat Reconstruction and Potting Comparison of a LMFBR Fuel Bundle”, Proceedings, 32th Conference on Remote Systems Technology, Vol.1 (1984)

[19] G.Hounsfield, “Computerized Transverse Axial Scanning (Tomography) Part 1 Description of System”, Brit. J. Radiol. 46, 552, 1012-1012

10

[20] , “高 X 線CT た 照射 技術の開発 ,

文論文 , Vol.1,No.2, pp103-113, 2002

[21] K. Katsuyama et al., “Measurement of Central Void Diameter in FBR MOX Fuel by X-Ray Computer Tomography”, J. Nucl. Sci. Technol., 39 (2002) 804-806

[22] K. Katsuyama et al., “Application of X-Ray Computer Tomography for Observing the Deflection and Displacement of Fuel Pins in an Assembly Irradiated in FBR”, J.

Nucl. Sci. Technol., 40 (2003) 220-226

11

1.1.1-1 の 年

年

石 1 7,067 51年

187 m³ 53年

572 102年

石 1 1,393 153年

1.1.1-2 の高速炉

炉 /

MW 燃料

EBR-II SEFOR

FFTF

62.5/20 20/- 400/-

U PuO2-UO2

PuO2-UO2

PFR 600/270 PuO2-UO2

Rapsodie Phenix Super-Phenix

40/- 568/250 3,000/1,240

PuO2-UO2

PuO2-UO2

PuO2-UO2

BOR-60 60/12 PuO2-UO2

KNK-II 58/21.3 PuO2-UO2

PEC 120/- PuO2-UO2

FBTR 40/13.2 PuC-UC

CEFR 65/20 PuO2-UO2

100/- PuO2-UO2

12

1.1.1-3 燃料 燃料 の 高速炉 炉

高速炉 炉

燃料

料 UO2-PuO2 UO2

Pu-fissile 16 21wt% -

U-235 3.2 4.5wt%

5.4 8.05 10.4

85 T.D. 95 97 T.D.

6.5 9.5 12.3

0.47 0.57 0.86

SUS316 -2 4

燃料

4200 4100 4470

燃料 169 60 264

燃料

/

13

1.1.1-1 の の [1]

14

1.1.1-2 燃 燃料 の 高速炉 炉

15

1.1.1-3 照射 燃料 の 高速炉 炉

[9,10]

500 m

1

16

1.1.1-4 燃料 の [11]

1.1.1-5 の [11]

17

1.1.1-6 燃料 の [11]

1.1.1-7 照射 燃料 のX線CT [22]

燃料

5.5

18

2 高速炉燃料の照射挙動把握に向けた高 X線CT技術の

1. に

1917年に の に X線CTの

の 論 [1] の に X線CTの に向 けた と技術開発 た[2-6] 1972年に のEMI [7]

の の X 線 CT 発 技術 Magnetic

Resonance Imaging MRI と の た X線CT

の に た に と に

の に に 把握 と に た

X線CTの た と高速 に 高

技術と

高速炉の 開発に 燃料 の と BDI 把握

た X 線 に 評価 た に

向 の と 燃料 の 把握 と

た のた 燃料 に 技術の開発 た

に た 技術 X 線CT技術 燃料 の照射 技術と た の技術開発 た[8,9] 照射 燃料

線の に X 線CT技術の照射 の と

た に 高 のX 線 に発 X 線発 と

た と 線の に 照射 燃料

のX線CT とに [8,9] 技術開発に 照射

燃料 の燃料 の BDI挙動に に把握 と

に た[10-12]

高速炉燃料の 開発 た燃料 に 炉 に 照射 照

射 に 燃料の の に 評価 た に

と た の照射 燃料 の の

の

の の と 燃料 た

1 の燃料 の と

に に評価 た のた の照射

1 の に の と た に に

発 射 に と 1 の燃料

燃料 の照射 に 燃料 の 1 の燃料

の 燃料 の に 照射挙動に

に評価 と た

高速炉燃料の照射挙動把握に向け 照射 燃料 の 技

19

術と 開発 た高 X線CT技術 燃料 の照射 技術と た の技術開発 た 照射 燃料 に た の高 X 線CT技術[13]に X線CT 1 0.3mm×0.3mmの

の燃料 の に た 燃料

の 評価 た に 向 た 向

た に 1 の のた にX線 の線

の X線 の と0.1mmの の開発

た 技術開発に 燃料 の と 高

のX線 CT の に た に 照射挙動 把握 た に 燃

料 の に評価 と と 高 のX

線CT 評価 た の た

の高 X線CT技術に 燃料 の照射

た の に け 技術開発に た 技

術 たX線CT の に た

2. 高 X線CT技術に

2.1 X線CTの

X線の X線の に の

と X線 に X線の

X 線CT X 線

の に X線 X線CT

と

X線 X線CT と

[14,15] [16-19] の X 線CT 開発

の に と

た に た と の

と と

と 照射 技術と 開発 た高 X線CT技術に

と の に 明

X線 と と 2.2.1-1

に に に X 線

X 線 にX 線 と と

に に の X 線 の

と と た X 線

の 2.2.1-1に に の

20 に けた と

の に と 2.2.1-1に

に の た に に Ram–Lak

の た の

に た X 線 向

と の と と

2.2 高 X線CT技術の開発

炉 照射 た燃料 に 照射 技術と 開発 た の高 X線CT技術に 明

高 X線CT の [20] 2.2.2-1 2.2.2-1

に のX 線CT と と 1MeV の

のX線 発 X線 線 と 照射

の 7.8g/ ³ MOX燃料 9.4g/ ³

燃料 X 線 発 の X線 燃料

と 12MeVの 線 速

た X線CTに X線CT の と

燃料 3MeV の高 線に

12MeVのX線 と にX線 高 線の

と に

燃料 た高 の X 線 た 高 高

の CdWO4 と 30

燃料 線の た 高 X

線 とと に 線 速 の X 線発 と た [20]

と 線 の に の 2.2.2-2に

線 速 4.5 sのX線 10msの 1 に100

100pps 発 と X線 発 4.5 sの け

動 の 10msの と に 射 線

X線 に に 燃料

線の に と に

の高 X線CT技術の開発 燃料 の燃料 の

燃料 と の に 評価 と たた と

0.9 の

た 0.9 の と た に と

3 と 0.3 0.9 /3 に の

21

と た のた 0.3 高 2 230 の

た の に と

1 0.3 0.3 の高 たX線CT の に

3. 高速炉燃料の照射挙動把握に向けた高 X線CT技術の 高速炉燃料の 開発 照射に 高速炉燃料の

の挙動 把握 と に 高速炉燃料の た

に燃料 の た の 射 発

の た と に と た

燃料 の照射 技術と た高 X 線 CT 技術 高速炉燃料 の照射 技術に た の技術開発 開 た の高 X線CT

技術 燃料 の と と 1 0.3 0.3

の た 高速炉燃料の照射挙動 評価 た に 燃料

向 3mm に に と と た

向 高 た

高 X線CT技術 高速炉燃料の た

高 に向けた技術開発に 明

3.1 向 に向けたX線 の

の X 線 の X 線 の 2.3.1-1 に

X線 1mmの 0.3mm

高 2mmの と に に の

の X線の に 射 向 た に

の 射 X線 向 と に

高 X線CT の X線 と に

X線 T-R [21] と 2.3.1-2に にX線

に の 2.3.1-2 の にX線

線 の に の 明 に 高 のX線CT

と の にX線 に

X 線 の に と の X 線 に

と の と と 明 に

のX 線 X線 1mm の と 向 に

向に け X線 の X 線 の と に

向 た に の X 線の 射 とと

22

に X線 と の

た X線 の X線 た

線 速 発 た 線 速 に

と X線 発 2.3.1-1 に に 線 石に

と の 線の

X線 の に のた 2 の 石に 線の

と X線 に と と

のX線 2.3.1-1 に に

に X線 射 と の X線の

射 た に X線 線の

の に に 向に に とと た

た 向 た に X線 と

と X線の 射 と X 線

線の 向 向 に と X線

とと た

の 線 速 2.3.1-1 に に に 石 2 の

石 線の に 45 135

225 315 線の と X 線 の

の に た に 向に

と と に とと

に 向に X線 た に 0 180 向に

線の と に 2.3.1-1 に

に 石の 45 た 石と と 線に

0 180 向 線の とと た

2.3.1-1に 45 た 石に 線の に

け た [22] 2.3.1-1 石に

の 線の と

2.3.1-1 石に 線の た

の の 線の 向に

に とに 石に X 線

に と と た

X 線 の の に に の

た X 線の 射 の に

と X線 の に け の た

2.3.1-3に [22] の と 30

2.3.1-3

23

X線 の と の 20 30

13 た X線

に と X 線の の 射 とに

と た

線の 石に 高 と

に と 向 に に

た 石 の 2 の 石 A B の

と X線CT X線CT

の と Lp/cm た に 線の [23-25]

と た

2.3.1-4 に 石A B の と た

に け の評価 [22] 石Aの 6.2A

に た に と た に

石Bに 8.7Aの に と

た の 石A Bの 6.2A 8.7Aに

と 向 X線 に とに た

X線 の に X線CT の 向 に た

高速 炉 に 照射 た燃料 に X線 CT

X線CT の た 2.3.1-5に 燃料 のX線CT

と の [22] X線 の の

X 線 CT の 明 に と

た 燃料 に に X線 の

と と明 に の と と た

3.2 X線 の開発

(1) X線

高 X線CT技術 Si HiR [26,27]

た 2.3.2-1にHiR の

にSi X線の 高 た に2 の

X 線 射 向に 線 に と た の

た 2.3.2-2に X線 と の線

2.3.2-1 た

= ∙ 𝑒𝑒^{− 0}∙(1− 𝑒𝑒^{− 1})

12

0.1

2.3.2−1

SE E X線の線 E EのX線に

の線 1/cm t0 X線 に 射 に

24

の t1

の 向 の のCdWO4

と の 0.6 のSi

の 4.3 2.3.2-2 0.4

と た CdWO4 の の

に と 2 と

とと た に 8.6 と た と 0.62

CdWO4 と の とに

た

X線の 向 た に 2.3.2-3[8]に X線照射

6 に の のCdWO4

た と に

30 と た に の

た HiR CdWO4 と に

1.02 0.52 0.5 に た

た の た 2.3.2-1に に

の 3 の に た の

0.2 に 30 た 0.06 の に 100

と に 3 向 とに

た

(2)

の と X線 X線 と

線 の X 線 とと に の に

1 と に

の 燃料 の 0.9

と と た と 0.3 に

た 高速炉燃料の照射挙動把握に向けた燃料 の に 向 に向けた X 線CT の高 1

と た た たに た

の 2.3.2-1[22] 2.3.2-1に X線CT の高

に 1 の に 0.3

0.1 に た の X線 に 高

た と に に

のた に 速 60rpm 速 6 /minの

0.1 230mmmの とに た た

25

に に 1 た と

2 の に 高 1 の

と 高 2 の た の 技術に

に0.06 の に 0.1 高 2 230 の 100

た 高 に向けた の開発に た

3.3 高速炉燃料の照射 に た高 X線CT技術の

向 に向け X線 の X線 の開発 高速炉燃料の照 射 に た の高 X線CT技術 た 技術の

た 2 の た

X線CT の 評価 た 100 200

の の た 評価 X線CT の

高 の た の

た 高 た の

2.3.3-1 2.3.3-2に た 技術開

発 に X線CT に た

評価 のX線CT 2.3.3-3に 技術開発 の の

に た 2.3.3-3 明

と 2.3.3-3 に 技術開発 の高 X線CT に

た 2.3.3-3 と 明 に

高 の た 2.3.3-3 X線CT の

評価 た 2.3.3-4に に とと に に

た のた に た 2.3.3-4 に

評価 の の た CT

た MTF 50 MTF と 評価

技術開発 の 12.5 Lp/cm た 技術

開発 に の 15 Lp/cm 27.6 Lp/cm の

た X線CT の 向 高

と た

高 のX線CT 2.3.3-5に に

の のた の の

X線CT に と に に評価 た

技術開発 のX 線CT と 明に と

た 2.3.3-6 a b c の の 2.3.3-

6に 技術開発 のX線CT 2.3.3-6(a) (b)に に の た 技術開発 のX 線CT 明 に

26

と に た た 2.3.3-6(c)に 技

術開発に の 明 に と に た

に 2 のX線CT のCT 高

の た のCT [28] X線CT

の に た CT 2.3.3-1に

CT = ⁻ × _2.3.3−1 のX線 a のX線 K

a と CT のX線 に た

と X線 に と X線

に CT に た と

のCT 2.3.3-7に 技術開発 に

のCT の と 2.3.1-2に に X線

向 と の

明に のCT と 2.3.3-5

技術開発 に たX線CT に け のCT 技術

開発 のCT と の と

の の に の 向

と た

4. 高速炉燃料の照射挙動把握に向けた の開発

高速炉燃料の照射挙動 把握 た に 照射 た燃料 の

の に に評価 と の照射

に 燃料 の

燃料 評価

の高 X線CT技術 X線CT CT と

に と と に

と 2.4-1 照 燃料 の 2.4-

2 照 に X線CT [29] 高速炉燃料の

照射挙動把握に高 X線CT技術 た X線CT に

X 線 CT の燃料 の に評価

と に のた 高速炉燃料の照射挙動把握に向け X線CT

燃料 燃料 の

に た の 開発 た

27

4.1 燃料 の

燃料 の 2.4-3に に

と 燃料 の の

に に 評価 とに

のた 燃料 の に に に

た

3.3 に X線CT に たCT と

に と CT た とと

た

X線CT と [30]と [31]

の に 明

た に X線CT に

と CT 線 の に の

た の の Aと

Aに BのCT に A Bの

に 論 CT と のCT X線CT

の の と と と

と に

A Bの の に に CT

た に と に と と

X線CT の に CT の と

と に X 線CT

と の 線 の に

と の 2.4.1-1に

に のCT の

=

� のCT − のCT �²+� のCT − のCT �² 2.4.1−1

の の の に け

た と た X線CT の

に X 線 に の 発 たと た X

線CT に の 発 と の

と の と X線

CT の に に

と に の

28 と に

の 照射 燃料 と

と と とと た

に の 燃料 に に評価

た 燃料 の 照射 に

と と の高速 に

の 燃料 と とと た

燃料 に と と に

0.9 の と に

の に と と

2.4.1-2に に の

向の た とと た

の 向のCT た に

の CT と の CT 発

と と と

とと た 2.4.1-2 照

4.2 の

照射 の燃料 2000 800 [30]

に 燃料 の に に 発 と

炉に の の 燃料

の 把握 た に 燃料 の

X線CT に に と 燃料

の と と に 燃料 の に

に と [32-34] に

評価 と と

X線CT CT に た とに

CT 評価 と た の CT に

と のCT と に た の

た た に X線CT に た 評価 料の

2.4.2-1に 評価 料のX線CT 2.4.2-1に

たX線CT X線 開 X線CT と

た の と Osiris[35] 料のCT

た たCT 2.4.2-2 CT と の 2.4.2-2に 2.4.2-

2 CT に と た と

に た たCT と の 2.4.2-1に

29

= 0.001186 × CT −1.37604 2.4.2−1

に の評価に た 照射に 燃料

と

[31] の に と [36] の

の と 燃料 評価 た に た

のた の 4.1 照 と燃料 のCT に た

と 燃料 の の と と

た の 評価 とと た

4.3 燃料 の の

燃料 炉 の に 発 と

の高 X線CT に 燃料 に発 と 高 た高 X線CT に

と 燃料 と

CT と た 2.4.3-1に に燃料

の評価に け に に の

と の け

た 燃料 のX 線CT 2.4.3-2に

に 燃料 向に発 の に

(1) X線CT

(2) (1)に た の 燃料 に 向に

向に 発

の と

(3) 発 (2)の 2

と 2 の に 向に発 た と

た の に 1 の と

と 向に 発 に

1 の に と

の に に 2

の と

に 燃料 向に発 の に

(4) 向 た (3)の 燃料 向に

の

(5) (4)に た の燃料 の

に 燃料 向の に

30

向に 発 の と

(6) (3)と に 発 2 の に

向 と た 1 の

に と の に

に の 向に 2 た

の の とと

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

[1] Radon.J.H, “Uber die Bestimmung von Funktionen durch ihre Integralwerte langs gewisser Mannigfaltigkeiten”, Ber. vor S¨achs. Akad. Wiss., 69 (1917) 262

[2] Bracewell.R.N, “Strip integration in radioastronomy”, J. Phys. 9 (1956) 198–217 [3] Cormack.A.M, “Representation of a function by its line integrals, with some

radiological applications”, J. Appl. Phys. 34 (1963) 2722–2727

[4] Kuhl.E and Edwards.R.Q, “Image separation radioisotope scanning”, Radiology, 80 (1963) 653–661

[5] Bracewell.R.N and Riddle.A.C, “Inversion of fan-beam scans in radion”, astronomy Astrophys. J., 150 (1967) 427–434

[6] Shepp.L.A and Logan.B.F, “The Fourier reconstruction of a head section”, IEEE Trans. Nucl. Sci. 21 (1974) 21–43

[7] Hounsfield.G.N, “Computerized transverse axial scanning (tomography): I.

Description of system”, Br. J. Radiol. 46 (1973) 1016

[8] , “高 X線CT た 照射 技術の開発 ,

文論文 , Vol.1,No.2, pp103-113, 2002

[9] , 高 X線CT技術 た照射 技術の ,

, Vol.25, No.1, pp391-392, 2005

[10] 炉 に 高速炉燃料 挙動評価-FFTF炉

燃料 - JNC-TN-9400 2001-022 p.130 2000

[11] 炉 に 高速炉燃料 挙動評価 JNC-

TN-9400 2001-077 p.114 2001

[12] T.Uwaba, et al., “Development of a Fast Breeder Reactor Fuel Bundle Deformation Analysis Code – BAMBOO: Develoment of a Pin Dispersion Model and Verification by the Out-of-Pile Compression Test”, Nucl. Technol., 145 (2004) 230-237

[13] K.Katsuyama, et al., “Application of X-ray Computer Tomography for Observing the Deflection and Displacement of Fuel Pins in an Assembly Irradiated in FBR”, J.

Nucl. Sci. Technol., 40 (2003) 220-226

[14] H. K. Tuy, "An inversion formula for cone-beam reconstruction", SIAM J. Appl.

Math., 43 (1083) 546-552

[15] M.Defrise and R.Clack, “A Cone-Beam Reconstruction Algorithm Using Shift- Variant Filtering and Cone-Beam Backprojection”, IEEE Trans. Med. Imag., 13 (1994) 186-195

[16] Gordon.R, Bender.R, Herman.GT, “Algebraic reconstruction technique (ART) for three dimensional electron microscopy and X-ray tomography”, J. Theoret. Biol., 29 (1971) 470-481

34

[17] Gordon.R, “A tutorial on ART (Algebraic Reconstruction Technique”, IEEE Trans.

Nucl.Sci., 21 (1974) 78-93

[18] Gilbert.P, “lterative methods for the three-dimensional reconstruction for an object from proiections”, J. Theor. Biol., 36 (1972) 105-117

[19] Budinger. TF et al., “Emission Computed Tomography”, Image Reconstruction from Proiections, Springer-Verlag, New York, 147-246, 1979

[20] K.Katsuyama et al., “High energy X-ray CT study on the central void formations and the fuel pin defomations of FBR fuel assemblies”, Nucl. Instr. And Meth. In Phys.

Res. B, 255 (2007) 365-372

[21] Willi A K., “X-ray computed tomography”, Phy. Med. Biol. 51 (2006) 29-43

[22] 開発 20 年 文

開発 高 X 線CT に 燃料 燃料 の照射挙動の 明

”, 21年3月

[23] CT ProSpeed F II に け の評価

24 1 47-50 2005

[24] に presampled MTFの の と

射線技術 64 4 417-425 2008

[25] に M.T.F 射線技 9 25-

27 1987

[26] 博, 高 X 線C T と の

Vol.122, No.2 (2002) 100-103

[27] , X 線C T と の の

評論2001年2月 (2001)

[28] Medical Electrical Equipment–Charac-teristics of Digital X-Ray Imaging Devices–

Part 1: Determination of the Detective Quantum Efficiency, IEC 62220-1

[29] K.Katsuyama et al., “Application of X-ray Computer Tomography for Observing the Deflection and Displacement of Fuel Pins in an Assembly Irradiated in FBR”, J.

Nucl. Sci. Technol., 40 (2003) 220-226

[30] C.K.Chow, T.Kaneko, “Boundary detection of radiographic images by a threshold method”, The Proceedings of the International Conference on Frontiers of Pattern Recognition, 61-82, 1972

[31] D.R.Olamder, “Fundamental Aspects of Nuclear Reactor Fuel Elements”, published by Energy Research and Development Administration, USA, 1976

[32] R.L.Gibby, “The effect of plutnium content on the thermal conductivity of (U, Pu) O2

solid solutions”, J. Nucl. Mater., 38 (1971) 163-177

[33] Y. Philipponneau, “Thermal conductivity of (U, Pu) O2-x mixed oxide fuel”, J. Nucl.

35 Mater., 18, 194-197, 1992

[34] K. Morimoto et al., “Thermal conductivities of (U, Pu, Am)O2 solid solutions”, J.

Alloys Compd., 452 (2008) 54-60

[35] Osiris, http://www.dim.hcuge.ch/osiris/01_Osiris_Presentation_EN.htm

[36] D.H.Thomapson, W.W.Marr, “Prediction of maximum temperature or melting fraction in a LMFBR fuel element”, Nucl. Eng. Des., 17 (1971) 361-370

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

2. 高 X線CT た照射

2.1 料

高速炉燃料の照射挙動把握に向け 照射 に た 料の 3.2.1-1

3.2.1-1に 燃料 3 の のMOX燃料

た 1 の燃料 85 T.D. 5.4 の 燃料

2 の燃料 94 T.D. 4.6 の 高 燃料

3 の燃料 94 T.D. 7.3 に

1.74 の 高 燃料 燃料 高速 炉 に

燃料 に 照射 た 燃料

た燃料 2 燃料 61 のC 照射燃料

PFC030 に 照射 た 高 燃料

た燃料 高速 炉 の に 炉 燃料

JS0003 JU0016 と の高 燃料

た燃料 のB 照射燃料

PFB090 に 照射 た

2.2 照射

X 線 CT の と た燃料 に 照射 3.2.1-1 に

PFC030の燃料 No.33 高燃 118GWd/t 高線 308W/cm 高

高速 照射 2.5×10²⁷n/m² E>0.1MeV に 炉 燃料

JS0003の燃料 5 に 高燃 84GWd/t 90GWd/t 高線

269W/cm 282W/cm 高 高 速 9.9×10²⁶n/m2 1.1×10²⁷n/m²

74

E>0.1MeV JU0016 に 高燃 64GWd/t 高線

401W/cm 高高速 1.2×10²⁷n/m² E>0.1MeV に PFB090

の燃料 に 高燃 31GWd/t 高線 449W/cm 高高速

2.1×10²⁶n/m² E>0.1MeV

2.3 X線CT

X線CT PFC030 1 No.33 JS0003 5 No.7

No.39 No.64 No.87 NO.121 JU0016 127 No.1 No.127 PFB090

1 No.1 と た PFC030の燃料

C3M-33 JS0003の5 の燃料 JS03-7 JS03-39 JS03-64 JS03-

87 JS03-121 PFB090の燃料 B9-1 に 燃料

燃料 の に X線CT た た JU0016の燃料

JU16-1 JU16-127 に 燃料 の に X線CT

た

燃料 のX線 CT に け に C3M-33 燃料

550 の に 燃料

DFCB -8 DFCB560 の に X線CT

た JS03-7 JS03-121に 燃料 500 の

の DFCB-12 DFCB514 X 線 CT た

JU0016の燃料 127 DFCB25 DFCB475 に X線CT

た にB9-1に 燃料 550

のDFCB-12 DFCB568 の に X線CT た

2.4 高速炉燃料の照射挙動評価

1 挙動

燃料 C3M-33 の X 線CT 3.2.4-1

3.2.4-6に た 炉 燃料と 高 燃料 たJS03-7

JS03-121 JU16-1 JU16-127に X線CT 3.2.4.7 3.2.4-

36 3.2.4-37 3.2.4-100 に 燃料 の燃料

に 3.2.4-101 3.2.4-106にX線CT

C3M-33 DFCB24 DFCB5448 高 燃料 JU16-1 JU16-

121 DFCB100 DFCB400 の燃料 に

と た JS0003の 燃料 のX線CT に

た X線CT の の 評価 た

3.2.4-107に 3.2.4-107 燃料 高 燃料と に

の 線 燃料 の に と

75

挙動に 線 明 と た た 燃

料 の 高 燃料 と 速

速 と 3.2.4-107 燃料

た に の と の発 に

動 の 高 燃料 に に と と

線 と に 挙動に 燃料

と

3.2.4-107 燃料 高 燃料 に

た線 180W/cm 320W/cm

燃料 高 燃料 に 線 に

と た 燃料 の 向の

に 燃料 の 動 燃料 の 発 に

と 高 燃料 の

挙動に の に 評価 た 燃料

の の の た[3,5]

T(𝑟𝑟) = Tf0+₂¹ ∫ _rk^Q(r)

f(r)dr

r_0,f

r_f 3.2.3-1 T(r)

燃料 向

Tf0 燃料

Q(r) 線 W/cm

kf(r) 燃料 の W/cm

rf0 燃料 cm

rf 燃料 cm

燃料 の の た[6]

kf= 0.01169 + ¹

�0.06717+0.02226∙�1− �

O M⁄ −1.90 �∙T+ 7.217 × 10⁻¹³T³ 3.2.3-2 T

O/M O/M

燃料 の 論

燃料 の に た[5]

Tf0= T(rci) +_{2 r}^Q

f0h_fc 3.2.3-3 T(rci)

Q 線 W/cm

hfc W/cm²

76

の に た[7-12]

hfc= hgas+ hsolid+ hrad 3.2.3-4 hgas

hsolid

hrad 射

に に

h_gas=_C∙(R ^kmix

f+R_c)+(g_f+g_c)+GAP 3.2.3-5 kmix

C 2.75-2.5×10^-3 pfc

pfc 燃料 - kgf/cm²/K

Rf 燃料 1.0×10^-4cm

Rc 0.6×10^-4cm

gf gc Temperature Jump Distance cm

GAP cm

hsolid=_A^ks×pfc

0∙�R�∙h_m 3.2.3-6

ks W/cm/K

pfc 燃料 - kgf/cm²/K

A0 0.5

𝑅𝑅� cm

hm Meyer kgf/cm² hrad= ^{×�Tf0 2+Tci 2�∙�Tf0+Tci�}

�¹ f+_Ac^Af∙�¹

c−1��

3.2.3-7 Stephan-Boltzmann

Tf0 燃料 K

Tci K

f, ^c 燃料 の 射

Af,Ac の燃料- cm²

の に た[10,12-13]

T(r) = T(rc0) +₂^Q ∫ _rk¹

c(r)dr

r_c0

r 3.2.3-8 T(rc0)

Q 線 W/cm

kc(r) の W/cm

の に た[10,12-15]

77 T(r_co) = T_Na+_{2 r}^Q

c0h_c,Na 3.2.3-9 TNa

hc,Na の W/cm2

rc0 cm Q 線 W/cm

の 向 の に た[10]

∫ Q(z)dz = W∫_T^T(z)C(T)dT

in z

0 3.2.3-10

z 燃料 向

Q(z) 向 zに け 線 W/cm T(z) 向 zに け

Tin

C(T) W sec/g

W 燃料 1 た の g/sec

3.2.3-1 た 高 燃料 の照射 に け

3.2.4-108に 高 燃料 に

た線 3.2.4-108に 評価 た 燃

料 1,400 高 燃料 1,700 た

燃料 に 発 と に 動

燃料 の 発 に とと に

の 動に 向に た と [4]

の照射 1,700 の に と

と [4,16,17] 燃料 に 1,700 の

に向 動 と 3.2.4-108 評価 た

高 燃料 の と と 高 燃料 照

射 に 1,700 の と の

の と と の と の 動

た と た 燃料 の

た 照射 の 1,400 と

の燃料 に の に と た

の 燃料 に 動 と

の 動速 に に

に の 動速 に Sens[16]に

論 に Kawamata[17]に Sens

た の 動速 と と た Sensの

78

た の 動速 3.2.4-108 た

た と 動速 とに 挙動に

た の 動速 の に た[16]

v = 5 × 10⁻¹⁶(0.988 + 6.395 × 10⁻⁶T + 3.543 × 10⁻⁹T²+ 3 × 10⁻¹²T³)

×𝑇𝑇^{−5 2⁄} ∆𝐻𝐻_𝑝𝑝0𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒(−∆𝐻𝐻 𝑅𝑅𝑇𝑇⁄ )�^{𝑑𝑑𝑑𝑑}_{𝑑𝑑𝑑𝑑}� 3.2.3-11

v 動速 m/sec

T K

H ergs/mole

p⁰ dynes/cm² dT/dr

の 動速 と の 3.2.4-109に 高 燃料

た の 動速 の 0.3

m/hと評価 た 高線 に 照射 たMOX 燃料 93 T.D. の照射

の 高線 に 24 燃料 に

と [18] と 高 燃料の高線 照

射の に 照射開 の と

3.2.4-109の速 に 1 24 1 月 1

70 の 動 3.2.4-110に に

の 動 1,700 の に 1 に 2.0×10^-4mm

24 に 5.0×10^-3mm 1 月 に 0.1mm 1 に 0.3mm

動 た JU16-1 JU16-127の燃料 に

1,700 の 0.1mm と 照射

に た に 動 と

と た X線CT に

とに照射 の燃料 の た

3.2.4-111に 照射 の 照射 と と

照射 に 線 と X線CT

た に の に

の の に と のた JU16-1 JU16-127

の燃料 照射 に 高 と の

94 T.D.の高 燃料 320W/cm の線 に た

照射 に 1,700 の 動に

と

に 燃料 に 挙動に た

C3M-33 に た の燃料

79

1,400 に 動速 3.2.3-11 3.0×10^-4 m/h と評価

た とに高 燃料 と に の 動 評価 た 3.2.4-110 1 に 3.0×10^-7mm 24 に 6.0×10^-6mm 1 月

に2.0×10^-4mm 1 に5.0×10^-4mmと評価 た C3M-33に

た の 0.1mm の 動速 に

た に 380,000 の照射 と

PFC030の燃料 の 照射 20,000 と X線CT

に た 0.1 と と

と C3M-33の 燃料 照射 の

高 と 照射 に け 燃料

の の と 燃料 燃料 燃料

線 照射 の 照射 と

のた 線 照射 の

と 燃料 の と 燃料 の 燃料

た と 高 燃料

と に X線CT 照射 の燃料 の に

と 照射 の燃料 に

た 照射 照射 の燃料 た

3.2.4-112に C3M-33の 燃料 3.2.4-111に

高 燃料 の と 照射 と 照射 の

向 た 3.2.4-112 照射 の の燃料

1,700 と の 動に と

た と 照射 との の 線

と と の

と FP の の に と

の の X線CT C3M-33

の の燃料 に 高 と の2.4(2)

照 燃料 の高 に 燃料 の に

と の に の

に 燃料 の と た 100GWd/t の

燃 照射 たMOX燃料 70 の高 FP と

に [19] 118GWd/tの 高燃 照射 C3M-33

に のFP と FP の

の に 燃料 の

たと の 84 T.D.の 燃料 照

射 に燃料 の 1,700 た に 燃

80

と の に 燃料 の 1,700

の 動 発 と

3.2.4-112に の 燃料 と の燃 90GWd/t

高 燃料 の照射 の 3.2.4-113に

3.2.4-113 燃料 の照射 の 燃料 と

に1,700 照射 に た 高

燃料 高 と 高 に

の と に 発 に

高燃 に に

に とと に 照射 に け 線 の に

と

に 燃料 の 挙動に た B9-1のX線CT

3.2.4-101 3.2.4-106 照 照射に の に明

と た X線CT 燃料

の と と燃料 の に

た 燃料 の に 評価 の

3.2.4-114に 370W/cmの線 370W/cm

の線 の 燃料 の

と 線 とと に の挙動 と た 燃料

の 評価 と燃料 の の

た 3.2.4-115に に と

高 燃料 の た た 370W/cmの線

1,750 と の 動

に と た た 3.2.4-104のDFCB320 に

燃料 に の

の に と た 2.4(2) 照

燃料 の 燃料

に の の 燃料

た と [20] と X

線CT に と に の

と に 燃料 向に発 と

たと た 3.2.4-114 400W/cm

の線 に 向 と

に の 動 に と

た の に と に

照射 燃料 に た 燃 の燃料 の

81

と の照射挙動に の照射 に と

と

(2) 燃料 の 挙動

燃料 の照射に

と に に

と [3] の 燃料 の に

と と と

燃料 高 燃料 JS0003 JU0016 燃

料 のX線CT た 3.2.4-116 3.2.4-

119に

燃料

3.2.4-116に 燃料 の 燃料

の燃料 の 高 90 T.D.

の 88 T.D. と た 燃料

の燃料 燃料 に 高 た

96 T.D. た 燃料 に 燃料 高

に と 燃料

の高 の 動に 線 高 燃料

高 と に 高

発 と

に 燃料 の高 に た

照射 た高 燃料 に 照射 の 燃料

と [21]

と 燃料 に け 高 発

と

燃料 に と

と に 3.2.4-116 照 高燃 照射 たUO2

燃料 の に と

[22] の の に

と と 挙 [23] UO2 燃料

に け の発 に の

燃 40 45GWd/t [24] 燃 60 80GWd/t [25-29] 照

射 に 1000 1100 [29] と C3M-33

の燃 70 110GWd/t と UO2燃料 に

82

燃 の と 3.2.4-1 3.2.4-6に X

線CT 燃料 の高 に け に

評価 た 3.2.4-120 に 高 の 800

1,050 に の た

C3M-33の燃料 の と 燃 照射

と 燃料 に

に 燃料 に た

の た Spino [30,31]

燃 40.3 66.6GWd/t 照射 た UO2燃料 に

け の 評価 に

に に 15 17 に と

の 燃料 の に と

に け の と に 2.2

3.5 /10GWd/t の [32] の発 に

燃料 - 向に と

3.2.4-1 3.2.4-6に X線CT C3M-33に

の た の に に

と C3M-33に 高 と

の の と と た のた

C3M-33に た燃料 の照射挙動に た

3.2.4-1 3.2.4-6のX線CT の 評価 た

3.2.4-121に 燃料 に の

た の 照射に の

燃料 との PCMI に 照射 に け

C3M-33 の照射 照射 に の

X線CT た に た

に と照射 照射 た

3.2.4-123に 照射 照射

評価 た に と

照射 照射 の の 発

たと の の と 燃料 と の

PCMI PCMI に燃料 の

に に 発 と C3M-33の

燃料 に 発 た と

3.2.4-1 3.2.4-6に のX線CT に 燃