融解ウラン二酸化物の構造と動態
L B Skinner1, C J Benmore2, J K R Weber3
1X-ray Science Division, Argonne National Laboratory, Argonne, IL 60439, USA. Mineral Physics Institute, Stony Brook University, Stony Brook, NY 11794-2100, USA. Materials Development, Inc., 3090 Daniels Court, Arlington Heights, IL 60004, USA. lawrie.skinner@gmail.com.
研究者らは,核燃料である溶けた二酸化ウラン (UO2) を,先進的な技術を用いて研究した. 溶けたUO2は,より低いウラン-酸素調整数を有し,原子炉事故時の振る舞いに影響を与えることを発見しました.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- 核工学は原子力工学である.
- 高温化学 高温化学
背景:
- 二酸化ウラン (UO2) は,核分裂炉の主要な燃料である.
- 溶けたUO2の振る舞いを理解することは,重度の事故時に原子炉の安全性にとって極めて重要です.
- 高温と溶けたUO2の反応性は,歴史的に構造の研究が限られている.
研究 の 目的:
- 極度の温度下での固体および溶融の二酸化ウラン (UO2) の原子構造を調査する.
- 融解時のウランと酸素の調整変化を決定する.
- 事故時の核燃料の振る舞いのモデルの改善のためのデータを提供する.
主な方法:
- 高温 (>3140 K) を達成するために,レーザー加熱とサンプル浮揚技術を活用しました.
- パア分布関数 (PDF) の測定を行うためにシンクロトロンX線 difraktion を採用した.
- 実験的構造データに基づく分子動力学 (MD) モデルを開発・改良.
主要な成果:
- ラムダ変換 (2670 K) 近くの固体UO2で,U-O調整の最小限の変化で酸素の乱れが増加した.
- 融解時に平均U-O調整が8から6.7±0.5に大幅に低下することが判定された.
- MDシミュレーションでは,8協調メルトと比較して,溶けた状態でのU-Uの移動性が高いことが予測されました.
結論:
- この研究は,溶けたUO2.2に対する最初の構造的洞察を提供します.
- U-Oの調整の低下とU-Uの移動性の増加は,溶けたUO2.0の重要な特徴です.
- これらの発見は,原子力発電所の正確な安全評価と事故シミュレーションに不可欠です.
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