事故後のRPV内の燃料デブリ分布（主な種類、経験温度）

コアサンプルの採集位置

　TMI-2事故の最終形態で観測された領域（図１）に基づいて、サンプル分析が行われ、材料間の反応、組成、酸化度、FP残留などの分析結果に基づき、それぞれの領域の特徴と事故時に経験した温度が推定された[1]。

各領域の概要

• 上部空洞：　最深1.5mの深さ、空間体積9.3m³。周辺部に177個の燃料集合体のうち42個が部分的に残留、うち2個で全長に対し90%以上の無傷の燃料が残留
• 上部ルールデブリ：　上部空洞の直下。厚み0.6~1m、重量26.4トン。
• 溶融・凝固物：　3m径、中央で1.5m厚、周辺で0.25m厚、重量32.7トン。
• ハードクラスト：　溶融・凝固物を、上下及び周辺で覆うクラスト層。
• 切り株燃料集合体：　0.2~1.5m高さ、下部クラストの下で、溶融・凝固物を支える。
• 下部プレナムデブリ：　0.75~1m厚さ、堆積範囲4mφ、重量19.2トン。堆積状態はシンメトリックでない。小山状に堆積。

サンプル採集位置

　上部ルースデブリ、上部空洞周辺の燃料集合体、溶融・凝固物、上下・周辺クラスト、切り株燃料集合体、下部プレナムデブリ

上部空洞周辺に残留していた燃料集合体

　径方向/軸方向に大きな温度勾配の痕跡

　上部格子のピーク温度：1500-1700K

　溶融Ag-In-Cdが、上部プレナムスプリングに付着

　燃料棒上端の破損、溶融燃料・制御棒・燃料集合体部材が侵入

　# これらの観測結果から、事故進展中に、周辺領域でも燃料棒が下の方で溶融していたと推定。

上部ルースデブリ

　図２に、サンプリング部位と、サンプル外観を示す。

　主な成分：　形状を維持した燃料ペレット、破砕した燃料ペレット、燃料棒由来の溶融・凝固物

　主な物質：　UO₂、ZrO₂、(U,Zr)O₂一方で、Zry金属、燃料集合体部材(スペーサー、グリッド)、制御棒材料はほとんど含まれない

　堆積状態：　粒子状物質が非均質に堆積（#上部ルースデブリ中では、酸化や材料間の反応が様々な進展）、粒子状デブリの混合性は高い

　サイズ：　90%は、1~5mm

　ピーク温度：　溶融・破砕した(U,Zr)O₂（>2700Kで形成）、一部いったん溶融したUO₂（～3100Kで形成）

　崩落・堆積後の温度：　<2000K（#昇温・崩落過程で高温化、以降はあまり温度上昇していない）

　特記事項：　溶融初期に溶落した物質（制御棒溶融物、Zr/Fe共晶溶融物、Zr/Ni共晶溶融物、溶融インコネル、溶融SS、U-Zr-Oメルト、等）は、上部ルースデブリ中には残留しにくい。

溶融・凝固デブリ

　図３に、典型的なサンプルの断面BSE像（#重元素が明るく見える）。(a)ほぼ酸化物のサンプル、(b)ほぼ金属のサンプル、(c)酸化物/金属混合物

　主な成分：　酸化物と金属の混合物、主に酸化物相、主に金属相

　存在割合：　金属相領域の体積割合は15%

　主な物質：　金属相：制御棒被覆(SS)、スペーサーグリッド(インコネル)、制御材(Ag-In-Cd)が由来の物質

　　　　　　　酸化物：(U,Zr)O₂

　ピーク温度：　2700K、3100Kに到達した可能性

上部クラスト

　図４に、典型的なサンプルの断面SEM像（#重元素が暗く見える）。

　主な成分：　酸化物と金属の混合物

　存在割合：　金属相領域の体積割合は25%

　主な物質：　金属相：制御棒被覆(SS)、スペーサーグリッド(インコネル)、制御材(Ag-In-Cd)が由来の物質。Fe-Ni合金、Ag-In-U合金、Ni-Sn合金等、Cdは未検出

　　　　　　　酸化物：(U,Zr)O₂

　ピーク温度：　2700K

参考文献

[1] R.K. McCardell, M. L. Russell, D.W. Akers, C.S. Olsen, Summary of TMI-2 core sample examination, Nucl. Eng. Des. 118 (1990) 441-449.