MOX燃料について。

質問

質問いたします。

・ウラン中にプルトニウムを混ぜることにより、燃料の融点が下がる。
これにより燃料が溶けやすくなる。
また熱伝導度等が、通常のウラン燃料よりも低下する。
これにより燃料温度が高くなりやすくなる。

以上、ウィキペディア、MOX燃料の問題点　より。

Q1、

＞熱伝導度等が、通常のウラン燃料よりも低下する。
これにより燃料温度が高くなりやすくなる。

これはどういうことでしょうか？
熱を放出、もしくは伝達する能力が通常のウラン燃料より低いため、
燃料自体が熱を保持しがちになるということでしょうか？
もしそうなら炉内の水を沸かす能力に劣るという事になるように思いました。
そうすると通常のものよりは発電力に劣るのでしょうか？
う～～～～ん。私は正しい理解を得ていない様に思います。
詳しい方、教えてくださいませ。m(_ _)m

Q.2

冷却水が不足した炉内にあって、
MOX燃料が被覆管のジルコニウムを溶かす可能性は、
通常のウラン新燃料の場合と比べて高いですか？低いですか？
また、MOX燃料がジルコニウムを溶かした後、
炉及び格納容器を溶かす事はあり得ますか？
あるいは、MOX燃料がジルコニウムを溶かすに至るときは、
自身はペレットの形を保っていないのでしょうか？

詳しい方、教えてくださいませ。m(_ _)m
また理解が全然違うところなどございましたらご指摘ください。

よろしくお願いいたします。

回答No.2

jkpawapuro

全然詳しくありませんが、説明を読んだだけで理解できた点について。
Q1
まず燃料棒の中で温度ムラができて、温度が高くなりやすい部分と低くなりやすい部分ができると思います。
今回のように冷却水が不足して上部が露出した場合、熱伝導度が十分あれば燃料棒下部が冷却水により冷やされることにより上部の熱が下部に行き、ジルコニウム合金が酸化するほどの温度になることを防ぐことができます。

まあウラン燃料でも十分な熱伝導度は無いのでしょうが、熱伝導度が低いと言うことはそれだけ早く高温になりジルコニウム合金が酸化しやすい・熔けやすいということがいえるでしょう。
（有意差があるかどうかはわかりません。）

Q.2
上記の理由からどちらかと言えば高いになると思います。（有意差があるかどうかはわかりません。）

冷却水があるうちは炉をとかす可能性は無いと思いますが。

最後の質問は私にはわかりませんが、MOX燃料がジルコニウムを溶かすに至るときは、おそらく燃料はペレットの形を保っていると思いますよ。ただしどちらにしろいずれ熔けるでしょう。

回答No.1

lv4u

あまり詳しくはありませんが・・・

>>＞熱伝導度等が、通常のウラン燃料よりも低下する。
これにより燃料温度が高くなりやすくなる。

燃料は、小さな円柱型のペレットに形成しています。そのペレットをジルコニウム合金の燃料棒チューブに詰め込んでいるわけですね。
そのペレットが核反応で熱を出すわけです。その熱は、燃料棒外部を流れる冷却水に伝わり、冷却水が蒸気になってタービンを回す。
燃料ペレットの熱伝導度が悪いと、ペレット中心部の熱がうまく冷却水に伝わらないようになるので、ペレットは高温になりやすくなります。

下手をすると溶けちゃうかもしれないから、まずいですね。ちなみにジルコニウム被覆も熱伝導を良くするため、０．２～０．３ｍｍくらいの極うす仕上げになっていたとおもいます。（コンドームには負ける・・）このため、燃料棒被覆が破損して、大量の放射性物質が冷却水に漏れ出して、通常は低レベルのはずのタービン建屋で高濃度汚染の水になったんでしょう。

>>MOX燃料が被覆管のジルコニウムを溶かす可能性は、
通常のウラン新燃料の場合と比べて高いですか？低いですか？

上記の理由から、通常のウラン燃料よりも溶かす可能性は高くなると思えます。

>>炉及び格納容器を溶かす事はあり得ますか？

それはあると思います。でも格納容器が無傷でも、格納容器から外部につながる無数の配管が、ギロチン破断は無いとしても、亀裂等が発生すれば、今回のように放射性物質が大量に漏れることになりますね。

>>あるいは、MOX燃料がジルコニウムを溶かすに至るときは、
自身はペレットの形を保っていないのでしょうか？

どうでしょう？分かりません。でもペレットが形を保っていても、ジルコニウムの被覆が壊れたら、もう放射性物質が冷却水にまざるから、そういう状況に至るような災害時には、外部環境に漏れ出すと思えます。

海外では、福島ではチェルノブイリの２倍の放射性物質が放出されたという報道もあるようですね。汚染状況をみると、あながちこれが嘘とも思えません。