การเตรียมเม็ดเชื้อเพลิงจำลองแบบก้าวหน้าสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบน้ำมวลเบาที่ประกอบด้วยผงโลหะซีเรียมและเซอร์โคเนียมไฮไดรด์

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