燃料

炉心燃料集合体

　燃料には、炉心燃料集合体とブランケット燃料集合体の二種類がある。炉心燃料集合体は、燃料要素169本をワイヤスペーサを介して正三角形状に配列保持し、上部にハンドリングヘッド、下部にエントランスノズルを接合した正六角形状ラッパ管に収納したものである。炉心燃料要素は多数のプルトニウム・ウラン混合酸化物ペレットを、軸方向ブランケット用二酸化ウランペレットと共に、被覆管内に密封したものである。
　炉心燃料は高次Pu同位体を含むMOX燃料であるが、再処理原料燃料の燃焼度によりPuの同位体比は変動する。また、半減期14.4年の241Pu（プルトニウム241）を含むため製造時と炉心装荷時の時間を考慮する必要がある。そのため、各同位体の反応度効果を239Pu（プルトニウム239）を基準に評価した等価富化度を設定し、時間効果を考慮して燃料製造にあたっている。
ブランケット燃料集合体の外形は炉心燃料集合体とほぼ同一で、内部にブランケット燃料要素61本を、ワイヤスペーサにより正三角形状に配列保持している。ブランケット燃料要素は、多数の二酸化ウランペレットを被覆管内に密封したものであり、炉心燃料要素に比べて太径となっている。

燃料集合体の設計値

　「もんじゅ」燃料の燃焼度は、当初の間は集合体平均で55,000MWD／Tであるが、最終的に集合体平均で80,000MWD／T、集合体最大で94,000MWD／Tの燃焼度に達する。高速炉燃料の燃焼度は、軽水炉燃料よりも大きく、高燃焼度まで燃料の健全性を確保するため、低密度ペレット、低O／M、大きなプレナム体積比、優れた性能を持ったSUS316相当ステンレス鋼の使用等で対応している。
　 初装荷用炉心燃料集合体は、動燃東海事業所Pu燃料第３開発室FBRラインにおいて、平成元年（1989年）秋より製造を開始した。炉心燃料ペレットは、炉内での燃焼中のスエリングを低減するため、その密度が理論密度の85％の中実低密度ペレットである。低密度ペレットは、原料MOX粉に密度降下剤と呼ばれる有機剤粉末を添加し、焼結時の密度降下剤の昇華によりペレット中に気泡跡を作る方法で製造される。密度降下剤の選定から製造条件の設定に至るまで各種試験調整を実施し、量産技術の確立を図ってきた。平成6年（1994年）1月までに内側・外側炉心燃料集合体および試験用燃料集合体合わせて205体の製造を完了した。初装荷ブランケット燃料集合体は、日本ニュクリアフュエルにて、平成元年（1989年）9月〜平成3年（1991年）3月に177体製造され、平成3年（1991年）4月23日にサイトに輸送された。模擬炉心構成において、平成3年（1991年）5〜6月に炉心に172体据え付けた。

もんじゅ燃料製造工程フロー