Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การเตรียมเม็ดเชื้อเพลิงจำลองแบบก้าวหน้าสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบน้ำมวลเบาที่ประกอบด้วยผงโลหะซีเรียมและเซอร์โคเนียมไฮไดรด์

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Fabrication of advanced surrogate light water reactor fuel pellets composed of metallic cerium powder and zirconium- hydride

Year (A.D.)

2010

Document Type

Thesis

First Advisor

ดุลยพงศ์ วงศ์แสวง

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

นิวเคลียร์เทคโนโลยี

DOI

10.58837/CHULA.THE.2010.1433

Abstract

พลังงานนิวเคลียร์ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางมากขึ้นในปัจจุบัน และได้มีงานวิจัยเพื่อพัฒนาด้านเชื้อเพลิงนิวเคลียร์มากขึ้นตามลำดับ งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาด้านเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในประเทศไทย โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อผลิตเม็ดเชื้อเพลิงจำลองแบบใหม่สำหรับใช้ในเครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำมวลเบา โดยประกอบด้วยผงโลหะซีเรียมและเซอร์โคเนียมไฮไดรด์ ได้ทำการวิเคราะห์คุณสมบัติของเม็ดเชื้อเพลิงจำลองที่ผลิตได้ 3 ประการคือ ความหนาแน่น หาค่าอัตราส่วนไฮโดรเจนต่อเซอร์โคเนียม (H/Zr ratio) และการทดสอบ High temperature quench ซึ่งผลที่ได้คือเม็ดเชื้อเพลิงจำลองที่ผ่านการแพร่ไฮโดรเจนจะมีค่าความหนาแน่นสูงกว่าเม็ดเชื้อเพลิงจำลองที่ยังไม่ผ่านกระบวนการแพร่ไฮโดรเจน และเม็ดที่มีค่า H/Zr ratio สูงกว่าจะมีค่าความหนาแน่นมากกว่า ส่วนการหาค่า H/Zr ratio ได้ทำการวิเคราะห์ 2 วิธีคือการคำนวณจากค่าที่บันทึกได้จากเครื่อง TGA และการวัดรังสีเบตาแบบกระเจิงกลับ ผลที่ได้คือเม็ดเชื้อเพลิงที่ทำการแพร่ไฮโดรเจนให้ค่า H/Zr ratio ไปในทิศทางเดียวกัน และค่าที่ได้จากการวิเคราะห์ด้วยรังสีเบตาแบบกระเจิงกลับให้ค่า H/Zr ratio สูงกว่าค่าที่บันทึกได้จากเครื่อง TGA เนื่องจากการวิเคราะห์ด้วยรังสีเบตาแบบกระเจิงกลับเป็นค่าเฉลี่ยที่ผิว ส่วนค่าที่ได้จากเครื่อง TGA เป็นค่าเฉลี่ยทั้งเม็ดเชื้อเพลิงจำลอง การทดสอบ High temperature quench เป็นการทดสอบความแข็งแรงของเม็ดเชื้อเพลิงจำลอง โดยเผาที่อุณหภูมิ 700 ๐C แล้วปล่อยลงน้ำที่อุณหภูมิห้องอย่างรวดเร็ว พบว่าในการทดลองครั้งแรกน้ำหนักของเม็ดเชื้อเพลิงสูงขึ้น และลดลงเมื่อทำการทดลองต่อเนื่อง 4 ครั้ง ทั้งนี้เนื่องมาจากขณะที่ทำการเผาเม็ดเชื้อเพลิงจำลองเกิดออกไซด์ทำให้น้ำหนักเพิ่มขึ้นในตอนแรก และเมื่อนำกลับมาเผาใหม่และปล่อยลงน้ำทำให้เม็ดเชื้อเพลิงแตกและร่วนออกบางส่วน เป็นสาเหตุให้น้ำหนักของเม็ดเชื้อเพลิงจำลองลดลง

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

Nowadays, nuclear power has been used much more widely, together with increasing research activities on nuclear fuel development. This thesis presents a nuclear fuel development research in Thailand. The objective of this study was to fabricate advanced surrogate fuel pellets for light water reactors. The pellets consisted of cerium powder and zirconium hydride. Three properties of surrogate fuel pellets were determined: density, hydrogen-to-zirconium ratio (H/Zr ratio), and performance under high temperature quench test. The results showed that the surrogate fuel pellets which underwent hydrogen diffusion exhibited higher density than those which did not undergo this process. In addition, pellets with higher H/Zr ratio exhibited more density than those with lower H/Zr ratio. Two methods were used to determine the H/Zr ratio: TGA data calculation and reflective beta backscatter. Results indicated that pellets which underwent the hydrogen diffusion process exhibited the H/Zr ratio in the same direction. Moreover the ratio from reflective beta backscatter determination was higher than that from TGA calculation. This was because results from reflective beta backscatter represented the surface average, while the value from TGA calculation represented the average of the whole pellet. High temperature quench test was used to determine, the strength of surrogate fuel pellets. Pellets were heated to 700 ๐C and then quickly dropped into water at room temperature. Results indicated that pellets weighted more after the first quench, and then decreased after four subsequent quenches. This was because of oxide formation during the initial heating, and in later heating and quenches the pellets cracked and some parts turned into loose powder, reducing the weight of the pellet specimens.

Link to Full Text

Share

COinS