Irradiated fuel behavior under power oscillation conditions

BWRの出力振動時のスクラム失敗を模擬した条件での照射済燃料の挙動

中村 武彦 ; 中村 仁一 ; 笹島 栄夫 ; 上塚 寛

Nakamura, Takehiko; Nakamura, Jinichi; Sasajima, Hideo; Uetsuka, Hiroshi

BWRの不安定性による出力振動時にスクラム不能過渡事象(ATWS)が重なった時の高燃焼度燃料の挙動を調べるため、出力振動を模擬した条件での照射済燃料の照射試験をNSRRにおいて実施した。この試験では燃焼度25及び56GWd/tUの照射済燃料を、約2秒周期でピーク出力が最高50から95kW/mに達する4回から7回の出力振動条件で照射した。この出力振動条件は、NSRRの6本の調整棒をコンピュータ制御により高速で引抜き・挿入を行うことで実現した。燃料棒の変形は、368J/gまでの燃料エンタルピ範囲では、反応度事故(RIA)条件で行った試験結果と同等であった。変形はペレット-被覆管機械的相互作用(PCMI)によって生じ、おおむね燃料エンタルピに比例した。ラチェッティングによる変形の累積は見られなかった。他方、FPガス放出はRIA試験に比べて小さく、これら2種類の過渡試験では放出メカニズムが異なることを示した。

In order to examine high burnup fuel performance and to confirm its integrity under unstable power oscillation conditions arising during an ATWS in BWRs, two tests of irradiated fuels under simulated power oscillation conditions were conducted in the NSRR. Irradiated fuels at burnups of 25 and 56GWd/tU were subjected to four to seven power oscillations, which peaked at 50 to 95kW/m with intervals of 2s. The power oscillation was simulated by quick withdrawal and insertion of six regulating rods of the NSRR with a computerized control. Deformation of the fuel cladding of the test rods was comparable to those observed in shorter transient tests, which simulated RIAs, at the same fuel enthalpy level up to 368J/g. The fuel deformation was mainly caused by PCMI and was roughly proportional to the fuel enthalpy. Enhanced cladding deformation due to ratcheting by the cyclic load was not observed. Fission gas release, on the other hand, was considerably smaller than in the RIA tests, suggesting different release mechanisms in the two types of transients.