Data report of ROSA/LSTF experiment TR-LF-15; Accident management actions during station blackout transient with pump seal LOCA

ROSA/LSTF実験TR-LF-15データレポート; ポンプシール冷却材喪失事故を伴う全交流電源喪失時のアクシデントマネジメント策

竹田 武司 

Takeda, Takeshi

ROSA-V計画において、大型非定常実験装置(LSTF)を用いた実験(実験番号: TR-LF-15)が2014年6月11日に行われた。ROSA/LSTFTR-LF-15実験では、加圧水型原子炉(PWR)のポンプシール冷却材喪失事故(LOCA)を伴う、補助給水機能喪失を特徴とするTMLB'のシナリオでの全交流電源喪失時のアクシデントマネジメント(AM)策を模擬した。ポンプシールLOCAは、0.1%低温側配管破断により模擬した。このとき、非常用炉心冷却系(ECCS)である高圧注入系及び低圧注入系の全故障とともに、ECCSの蓄圧注入タンクから一次系への非凝縮性ガス(窒素ガス)の流入を仮定した。蒸気発生器(SG)二次側水位が特定の低水位まで低下すると、一次系圧力は上昇に転じた。SG二次側水位喪失後、加圧器の安全弁が周期的に開いたため、一次冷却材の喪失につながった。故に、高圧条件でボイルオフによる炉心露出が生じた。模擬燃料棒被覆管表面温度の10Kの上昇を確認した時点で、SG二次側減圧を一番目のAM策として開始した。このAM策では、両SGの安全弁を開放した。また、一番目のAM策開始後少し遅れた時点で、加圧器の安全弁の開放による一次系減圧を二番目のAM策として開始した。さらに、一番目のAM策に従いSG二次側圧力が1.0MPaに低下した時点で、低水頭ポンプによる給水ラインから両SG二次側への注水を三番目のAM策として開始した。三番目のAM策の開始直後、SG二次系からの除熱が再開したため、一次系圧力の低下が促進された。蓄圧注入系から両低温側配管への冷却材注入による炉心水位の回復により、全炉心はクエンチした。窒素ガスがSGU字管内に蓄積したため、一次系の減圧率は低下した。本報告書は、ROSA/LSTFTR-LF-15実験の手順、条件および実験で観察された主な結果をまとめたものである。

An experiment denoted as TR-LF-15 was conducted on June 11, 2014 using the Large Scale Test Facility (LSTF) in the Rig of Safety Assessment-V (ROSA-V) Program. The ROSA/LSTF experiment TR-LF-15 simulated accident management (AM) actions during a station blackout transient with TMLB' scenario with pump seal loss-of-coolant accident (LOCA) in a pressurized water reactor (PWR). This scenario is featured by loss of auxiliary feedwater functions. The pump seal LOCA was simulated by a 0.1% cold leg break. The test assumptions included total failure of both high pressure injection system and low pressure injection system of emergency core cooling system (ECCS). Also, it was presumed non-condensable gas (nitrogen gas) inflow to the primary system from accumulator (ACC) tanks of ECCS. When steam generator (SG) secondary-side collapsed liquid level dropped to a certain low liquid level, the primary pressure turned to rise. After the SG secondary-side became voided, the safety valve of a pressurizer cyclically opened which led to loss of primary coolant. Core uncovery thus took place owing to core boil-off at high pressure. When an increase of 10 K was confirmed in cladding surface temperature of simulated fuel rods, SG secondary-side depressurization was started as the first AM action. At that time, the safety valves in both SGs were fully opened. Primary depressurization was initiated by completely opening the pressurizer safety valve as the second AM action with some delay after the first AM action onset. When the SG secondary-side pressure lowered to 1.0 MPa following the first AM action, water was injected into the secondary-side of both SGs via feedwater lines with low-head pumps as the third AM action. A reduction in the primary pressure was accelerated because the heat removal from the SG secondary-side system resumed shortly after the third AM action initiation.