NSRR実験燃料の破損時破壊力に及ぼす高温・高圧の影響評価

Influence of coolant temperature and pressure on destructive forces at fuel failure in the NSRR experiment

草ヶ谷 和幸*; 杉山 智之 ; 中村 武彦 ; 上塚 寛

Kusagaya, Kazuyuki*; Sugiyama, Tomoyuki; Nakamura, Takehiko; Uetsuka, Hiroshi

原研・原子炉安全性研究炉(NSRR)を用いた反応度事故の模擬実験において、商用炉での燃料の使用温度・圧力を実現するための新たな実験カプセルを開発しているが、その強度設計に必要な知見として、試験燃料の破損時に発生する破壊力(衝撃圧力及び水撃力)に及ぼす高温・高圧の影響を検討した。破壊力に関する従来の知見、及び温度・圧力による蒸気の物性変化などを考慮すると、開発中のカプセルにおいて想定しているBWR運転条件下での衝撃圧力及び水撃力は、従来の実験条件である室温・大気圧条件下に比べ、ともに低下すると定性的に予測された。さらに、水撃力の大きさを決定付ける水塊速度の大きさについて、実験体系及び水撃現象をモデル化して定量的に評価した結果、BWR運転条件下における水塊速度の最大値は、室温・大気圧条件下の約1割にまで低下することがわかった。

High-temperature and high-pressure influence on the destructive force at the fuel rod failure in reactivity-initiated-accident (RIA) simulating experiment using the NSRR (Nuclear Safety Research Reactor) is estimated, for the purpose of mechanical designing of a new experimental capsule for simulating the temperature and pressure condition of typical commercial BWR. When knowledge on pressure impulse and water hammer, which are the cause of the destructive force, and steam property dependence on temperature and pressure are taken into account, one can qualitatively estimate that the destructive force in the BWR operation condition is smaller than that in the room temperature and atmospheric pressure condition. The water column velocity, which determines the impact by water hammer, is further investigated quantitatively by modeling the experimental system and the water hammer phenomenon. As a result, the maximum velocity of water column in the BWR operation condition is calculated to be only about 10% of that in the room temperature and atmospheric pressure condition.