RPV下部ヘッドで採取された燃料デブリ試料の分析結果（微細構造）とデブリ移行メカニズムの推定
概要
TMI-2事故炉の下部プレナムに堆積していた"岩石状"デブリサンプル【図１】（シュラウドとRPV側面内壁の間のダウンカマー付近から採集）の分析と、それに基づくデブリの下部プレナムへの移行・堆積メカニズムの推定が行われている[1]。
主成分はUとZrの二酸化物：(U,Zr)O2の固溶相であり、わずかに、(Fe,Cr,Ni,Al)の酸化物相が存在していた。
サンプルの大部分では、丸い二酸化物の結晶（U:Zr比がおよそ一定）と、粒界に析出相が見られ、デブリメルトが急冷したことを示した【図２】。粒界に析出した相は酸化物であり、共晶構造を持っていた【図３】。
一方で、サンプルの一部に空隙が見られ、その周辺では、酸化物相の相分離を示す共晶構造が観測された【図４、５】。これは、サンプルの一部が徐冷されたことを示唆している。
結晶粒界の融点は、その組成から、約1600Kと推定された。このことから、UとZr二酸化物の固溶体が析出した後も、粒界部分は鋼材の融点以下まで液相状態を維持していたと推定される。すなわち、デブリは濡れた砂のような状態となっており、RPV鋼材との接触性が悪く、これをあまり溶融しなかったのではないかと推定される。
- Index.php?title=ファイル:下部プレナムデブリ外観.png
図１ TMI-2下部プレナムから回収された岩石状デブリ外観 [1]
- Index.php?title=ファイル:下部プレナムデブリ拡大BSE.png
図２ 図１の断面拡大BSE像（#明るい部位が重元素に対応）[1]
.
- Index.php?title=ファイル:下部プレナムデブリ 局所共晶.png
図４ TMI-2下部プレナムデブリ中で空隙が多かった部位の拡大断面のBSE像 [1]
- Index.php?title=ファイル:下部プレナムデブリ 局所共晶 拡大.png
図５ 図４の空隙周辺領域の拡大BSE像 [1]
参考文献
[1] R.V. Strain, L.A. Neimark, J.E. Sanecki, Fuel Relocation Mechanisms Based on Microstructures of Debris, Nucl. Technol. 89 (1989) 187-190.