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燃料棒急速加熱条件下における燃料過渡挙動の可視的研究

Visual Investigation of Transient Fuel Behavior under a Rapid Heating Condition

斎藤 伸三

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NSRRでは反応度事故条件下における燃料挙動に関する実験的研究を進めているが、この度、実験時の燃料挙動を撮影する光学装置の開発に成功した。本装置を用いて実験を行った結果、これまでに明らかにされていなかったいくつかの現象が観察された。燃料の初期破損についてはこれまでクエンチ時の熱収縮による脆性破損と考えられていたが、この他に被覆管が赤熱中に縦割れのクラックを生じ破損することが撮影したフィルムから初めて判明した。これは被覆管の内面溶融により局部的に閉鎖された空間で内圧が上昇したためと思われる。また、膜沸騰は予想以上に激しく、膜厚は最大5~6mmと極めて厚い。これは従来の関係式からは説明出来ず、ジルカロイ-水反応により発生する水素の影響を評価したところ妥当な結果を得た。溶融した燃料が空気中に放出された場合の微粒化は、Weber数の評価から力学的衝突の効果によるものではなく、熱的効果によるものと評価された。

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