リッジング

原子力発電所では、ウラン燃料を焼き固めてセラミック状のペレットに加工し、それを金属製の被覆管に密封して燃料棒としています。この燃料棒は、原子炉の炉心内で長期間にわたって強い放射線を浴びながら核分裂反応を続けます。この時、燃料ペレットは熱と放射線の影響で体積や形状が変化することがあります。これが燃料棒の変形と呼ばれる現象です。 燃料ペレットの変形には、主に「スエリング」と「熱機械的相互作用」の二つがあります。スエリングは、核分裂反応で生じた生成物が気体となって燃料ペレット内に蓄積し、体積が膨張する現象です。熱機械的相互作用は、燃料ペレットと被覆管の温度差によって生じる機械的な力によって、燃料ペレットが変形する現象です。 燃料棒の変形は、原子炉の安全な運転を続ける上で非常に重要な要素となります。なぜなら、変形が大きくなると、燃料棒の破損や炉心の冷却不良に繋がる可能性があるからです。燃料棒の破損は、放射性物質の漏洩に繋がる恐れがあります。また、冷却不良は炉心の過熱や炉心溶融（メルトダウン）に繋がる恐れがあります。 そのため、燃料棒の設計や運転方法には、変形を最小限に抑えるための様々な工夫が凝らされています。具体的には、変形しにくい材料の開発や、燃料棒内の圧力を調整する仕組みなどが挙げられます。さらに、燃料棒の状態を監視し、変形が大きくなった場合には燃料交換を行うことで、原子炉の安全性を確保しています。