Elucidation of helium behavior in MA-MOX fuel by use of computational science and control of defect formation

利用计算科学和缺陷形成控制来阐明 MA-MOX 燃料中的氦行为

• 批准号: 23246174
• 负责人: SERIZAWA Hiroyuki
• 金额: $ 30.7万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-23246174/
• 关键词: ネガティブクリスタル; イメージクリスタル; 負結晶; 単結晶; ヘリウム; 欠陥; ファセット; 結晶成長; スエリング; UO2; MA-MOX燃料; プルサーマル燃料; 表面エネルギー; ガスバブル; 表面自由エネルギー; 第一原理計算; 薄膜; 焼結; 計算物理; セラミックス; MA-MOX

Our study implies that the shape of the negative crystal should change depending on the helium inner pressure enclosed in the negative crystal. The shape of the negative crystal can easily be controlled by the helium injection method. We named the shape controlled negative crystal an image crystal. Our detailed observation indicates that the growth process of the image crystal can be explained by a step free energy model rather than an attachment energy. We could not find a cuboctahedron-type negative crystal of which the surface area is larger than that of a pentacontahedron-type negative crystal with the same volume. In a grain of the raw powder of MA-MOX fuel, helium produced by a-decay is accumulated. The helium may precipitate in the grain-boundary region to form gas bubbles, which will deleteriously affect the sintering process, the formation of gas bubbles poses a serious problem with respect to the quality control of nuclear fuel when MA-MOX is adapted as a standard fuel.

我们的研究表明，负晶体的形状应取决于负晶体中的氦内压力。负晶体的形状可以通过氦注射方法很容易控制。我们将形状控制的负面晶体命名为图像晶体。我们的详细观察表明，图像晶体的生长过程可以通过步骤自由能模型而不是附着能来解释。我们找不到表面积大于具有相同体积的五角面体型负晶体的cuboctoctahedron型负晶体。在Ma-Mox燃料的原始粉末中，A-Decay产生的氦气被积累。氦气可能会在晶界区域沉淀以形成气泡，这将有害影响烧结过程，当Ma-Mox被改编为标准时，气泡的形成就核燃料的质量控制构成了一个严重的问题燃料。

项目成果

New Research Trends of Fluorite-Based Oxide Materials: From Basic Chemistry and Materials Science to Engineering Applications

萤石基氧化物材料研究新趋势：从基础化学和材料科学到工程应用

• 发表时间: 2014
• 作者: Hiroyuki Serizawa;Ohisi Yuji;Yoshiyuki Kaji;Shinsuke Yamanaka
• 通讯作者: Shinsuke Yamanaka

化物燃料中のHeガス挙動に関する研究(I)-析出したヘリウムによる組織変

复合燃料中氦气行为研究（一）——析出氦引起的微观结构变化

• 发表时间: 2011
• 期刊: JAEA-Research
• 作者: 室屋裕佐;林銘章;Sunnuchakan Sanguanmith;Jintana Meesungnoen;Jean-Paul Jay-Gerin;勝村庸介;芹澤弘幸
• 通讯作者: 芹澤弘幸

酸化物燃料におけるヘリウムバブル形成機構についての一考察

氧化物燃料中氦气泡形成机理的研究

• 发表时间: 2013
• 作者: 松永純治;樫部信司;芹澤弘幸;大石佑治;山中伸介
• 通讯作者: 山中伸介

Microscopic theory of the insulating electronic ground states of actinide dioxides, AnO2(An=U, Np, Pu, Am and Cm)

二氧化锕系化合物AnO2(An=U、Np、Pu、Am和Cm)绝缘电子基态的微观理论

• 发表时间: 2013
• 期刊: Phys. Rev. B
• 作者: M.-T. Suzuki;N. Magnani;P. M. Oppeneer
• 通讯作者: P. M. Oppeneer

セラミックス中に発生する形状制御可能なキャビティー ;イメージクリスタル

陶瓷图像晶体中出现的形状可控的空腔；

• 发表时间: 2013
• 作者: 芹澤弘幸;大石佑治;芳賀芳範;山中伸介;都留智仁;加治芳行;松永純治;樫部信司
• 通讯作者: 樫部信司