Effects of pellet expansion and cladding hydrides on PCMI failure of high burnup LWR fuel during reactivity transients

反応度投入事象における高燃焼度軽水炉燃料のPCMI破損に及ぼすペレット膨張と被覆管水素化物の影響

更田 豊志; 杉山 智之 ; 中村 武彦 ; 笹島 栄夫 ; 永瀬 文久 

Fuketa, Toyoshi; Sugiyama, Tomoyuki; Nakamura, Takehiko; Sasajima, Hideo; Nagase, Fumihisa

軽水炉に対する安全基準のベースとなるデータを整備するため、原研のNSRRでは反応度事故など、異常過渡時や事故時の燃料挙動を調べる研究を進めており、パルス照射を利用して高燃焼度燃料に対する一連の実験を実施している。本論文では、ZIRLO及びMDA被覆管を備えた照射済PWR燃料を対象とした最近のNSRR実験の結果を示すとともに、燃料ペレット/被覆管機械的相互作用(PCMI)時のペレット膨張及び被覆管水素脆化の影響について論じる。さらに、ジルカロイ被覆管に対する機械特性試験についても紹介する。

To provide a data base for the regulatory guide of light water reactors, behavior of reactor fuels during off-normal and postulated accident conditions such as reactivity-initiated accident (RIA) is being studied in the Nuclear Safety Research Reactor (NSRR) program of the Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI). A series of experiments with high burnup fuel rods is being performed by using pulse irradiation capability of the NSRR. This paper presents recent results obtained from the NSRR power burst experiments with irradiated PWR fuels with ZIRLO and MDA claddings, and discusses effects of pellet expansion as PCMI (Pellet-Cladding Mechanical Interaction) loading and cladding embrittlement primarily due to hydrogen absorption. Separate-effect studies including tube-burst and ring-tensile tests on Zircaloy cladding also described.