Cladding embrittlement and fuel rod failure threshold under reactivity initiated accident condition

反応度事故時条件下における被覆管の脆化と燃料棒の破損しきい値に関する研究

柳原 敏; 塩沢 周策

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原研NSRRにおいて反応度事故時における軽水炉燃料の破損挙動を究明するための実験を行い、照射後燃料棒の金相観察及び解析により、燃料棒の破損原因を検討した。冷却条件や仕様を変えて照射実験した燃料棒の金相観察の結果、これらの条件により、破損しきい値は異なるものの、破損の原因は全て酸化脆化であることが分かった。また、破損した被覆管は常に溶融により薄肉化しており、この領域は完全に脆化していた。さらに、被覆材内の酸素の拡散挙動を評価し、被覆管が完全に脆化するには、その温度が融点に達して薄肉化する必要があることが分かった。これは金相観察の結果と良く一致する。従って、燃料棒の初期破損は、被覆管温度が融点に達したか否かにより評価することができる。この結果は、反応度事故解析において、新しい仕様を持つ燃料棒の破損しきい値の推定や、様々な条件下における燃料棒の破損の有無を評価する上で有用である。

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