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）

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図1　下部ヘッド試料の微細構造（参考文献[1] Fig.3）
図2　ボイド近傍の共晶構造（矢印部分）（参考文献[1] Fig.5）

概要

下部ヘッドから採取した岩石状試料の分析結果と、それに基づく下部ヘッドへのリロケーション機構・降温過程の推定。[1]

  • 下部ヘッドから採取した岩石状試料の分析結果
    • (U,Zr)O2の結晶粒が析出し、粒界にAl-Fe-Cr-O系の共晶構造を形成。(U,Zr)O2の結晶粒は概ね均質で（図1左）、融体が急冷されたものと推定。結晶粒全体がUリッチな相とZrリッチな相に分離している領域もあり（図1右）、緩やかに冷却されたことを示唆。
    • 共晶構造はボイド近傍にも集中しており（図2）、融点の低い（1625K～1645K）液体であったと考えられる。
  • 下部ヘッドへのリロケーション機構
    • 事故発生から224分後にクラスト側部が溶融し、バッフル板を通って溶融炉心の一部が下部に移行（既知）。
    • 移行中に融点の高い(U,Zr)O2が凝固。この時の冷却速度は、二相分離をもたらす程度には緩やかであったと推定。
    • 融点の低いFe-Cr-Al-O系の融体と、 (U,Zr)O2の固液混合状態にあり、ステンレス鋼の融点（1670K）と同程度の温度であったと推定。⇒下部構造材の損傷が軽微であったことと整合。



燃料デブリ・堆積物の生成プロセスの検討に資する情報

  • 微細構造から、下部ヘッドへのリロケーション機構及び降温過程を推定。
  • 融点が低いFe-Cr系の融体中にU-Zr系酸化物が析出し、固液混合の状態で移行したことを示唆。


関連項目

スリーマイル島原子力発電所事故
既往知見

参考文献

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 Strain R.V., Neimark L.A., Sanecki J.E. (1989): “Fuel relocation mechanisms based on microstructures of debris”, Nuclear Technology, 87, 187-190.
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