Development and validation of fuel stub motion model for the disrupted core of a sodium-cooled fast reactor

ナトリウム冷却高速炉の損傷炉心における燃料スタブモーションモデルの開発と検証

川田 賢一   ; 鈴木 徹*

Kawada, Kenichi; Suzuki, Toru*

混合酸化物燃料を用いたナトリウム冷却高速増殖炉(SFR)の炉心損傷事象(CDA)の初期過程解析コードSAS4Aの解析能力の向上のために、著者らは前報において炉心流量喪失時炉停止機能喪失(ULOF)条件下での物理現象を詳細に検討した。その前報の研究成果として、燃料ピン崩壊後に残存した燃料ペレットが炉心中央部に移動する現象(燃料スタブモーション)が、適切に模擬すべき重要現象の一つとして選択された。本論文では、実験データの分析をもとに、スタブモーションに関わる挙動を評価し、概略を数値化し、従来のSAS4Aコードではモデル化されていなかった、燃料スタブの動きを表現するシンプルなモデルを新たに提案した。開発したモデルの適用性をCABRI試験の一連の解析を通じて検証し、崩壊炉心の反応性評価において、スタブモーションが合理的な保守性をもって再現されることを確認した。

To improve the capability of the SAS4A code, which simulates the initiating phase of core disruptive accidents for MOX-fueled Sodium-cooled Fast Reactors (SFRs), the authors have investigated in detail the physical phenomena under unprotected loss-of-flow (ULOF) conditions in a previous paper. As the conclusion of the last article, fuel stub motion, in which the residual fuel pellets would move toward the core central region after fuel pin disruption, was identified as one of the key phenomena to be appropriately simulated for the initiating phase of ULOF. In the present paper, a simple model describing fuel stub motion, which was not modeled in the previous SAS4A code, was newly proposed. The applicability of the proposed model was validated through a series of analyses for the CABRI experiments, by which the stub motion would be represented with reasonable conservativeness for the reactivity evaluation of disrupted core.