Analysis of pressure- and temperature- induced steam generator tube rupture during PWR severe accident initiated from station blackout

全交流電源喪失を起因事象とするPWRシビアアクシデント時に圧力及び温度に誘発されて起きる蒸気発生器伝熱管破損事故に関する解析

日高 昭秀   ; 丸山 結 ; 中村 秀夫  

Hidaka, Akihide; Maruyama, Yu; Nakamura, Hideo

シビアアクシデント研究の進展により、PWRの全交流電源喪失(TMLB')中は、加圧器逃がし安全弁からの蒸気流出により、圧力容器破損前に加圧器サージラインがクリープ破損するため、格納容器直接加熱が起きる可能性は低いことが明らかになった。しかしながら、その後、何らかの原因で2次系が減圧された場合、ホットレグ水平対向流による温度上昇と差圧により、SG伝熱管がサージラインよりも先に破損する可能性が指摘された。事故影響緩和の観点からは、このような圧力及び温度に誘発される蒸気発生器伝熱管破損事故(PTI-SGTR)は、放射性物質が格納容器をバイパスし、事故影響を増大させるため好ましくない。USNRCは、SCDAP/RELAP5コードを用いて当該シーケンスの解析を行ったが、サージラインの方が伝熱管よりも早く破損する結果となった。しかしながら、USNRCの解析では、伝熱管入口部の温度予測に影響を与えるSG入口プレナムの蒸気混合に関して粗いノード分割を用いていた。そこで、蒸気混合の影響を調べるため、MELCOR1.8.4コードを用いて、同一シーケンスに対する解析を行った。その結果、2次系が減圧されないTMLB'ではサージラインが最初に破損するが、2次系が減圧されるTMLB'では伝熱管の方が先に破損する結果となった。PTI-SGTRの発生条件に関してさらに調べる必要がある。

Severe accident studies showed that Direct Containment Heating issue was resolved for PWRs because a creep rupture at pressurizer surge line would occur prior to the melt-through of Reactor Pressure Vessel during station blackout (TMLB'). However, it was recently concerned that, if the secondary system is depressurized during TMLB', the creep rupture at SG U-tubes would occur earlier than the surge line. This pressure- and temperature-induced SG U-tube rupture (PTI-SGTR) is not preferable because of the increase in offsite consequences. The SCDAP/RELAP5 analyses by USNRC showed that the surge line would fail earlier than the U-tubes. However, the analyses used a coarse nodilization for steam mixing at the SG inlet plenum that could affect the temperature of U-tubes. To investigate the effect of steam mixing, an analysis was performed with MELCOR1.8.4. The analysis showed that the surge line would fail earliest during TMLB' while the U-tubes could fail earliest during TMLB' with secondary system depressurization. Further investigation is needed for occurrence conditions of PTI-SGTR.