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Experimental study on secondary depressurization action for PWR vessel bottom small break LOCA with HPI failure and gas inflow (ROSA-V/LSTF test SB-PV-03)

高圧注入系不作動とガス流入とを想定したPWR容器底部小破断LOCAに及ぼす2次系減圧操作に関する実験考察(ROSA-V/LSTF実験SB-PV-03)

鈴木 光弘; 竹田 武司; 浅香 英明; 中村 秀夫

Suzuki, Mitsuhiro; Takeda, Takeshi; Asaka, Hideaki; Nakamura, Hideo

大型非定常試験装置(LSTF)を使用したROSA-V計画において、加圧水型原子炉(PWR)の小破断冷却材喪失事故(SBLOCA)模擬実験を実施し、高圧注入系(HPI)不作動時に重要なアクシデント・マネージメント(AM)策の炉心冷却効果を調べた。LSTFはウェスティングハウス社の4ループPWR(3423MWt)を実高,容積比1/48で模擬する装置である。この実験(SB-PV-03)では、PWRコールドレグ0.2%破断に相当する原子炉容器底部計装管10本破断を模擬し、HPIの不作動と蓄圧注入系(AIS)からの非凝縮性ガス流入を想定し、定率-55K/hでの2次系減圧と30分間の補助給水(AFW)作動を運転員のAM操作として実施した。その結果、これらのAM操作はAIS注入終了圧力1.6MPaまでは1次系減圧に効果的であったが、その後、非凝縮性ガスが流入したため減圧効果は低下した。このため低圧注入系(LPI)の作動開始が遅れ、破断口では水流出が継続していたので全炉心露出に至った。本報ではこれらの熱流動現象に加え、1次系保有水量の推移及びAM操作と関連づけた炉心加熱挙動、1・2次系間の熱伝達及び1次系ループへの非凝縮性ガス流入等に関する解析結果について述べる。

A small break LOCA (SBLOCA) experiment was conducted at the LSTF of ROSA-V program to study effects of accident management (AM) on core cooling, which is important in case of high pressure injection (HPI) system failure during an SBLOCA at a PWR. The experiment, SB-PV-03, simulated ten instrument-tube break LOCA at the PWR vessel bottom equivalent to 0.2% cold leg break, total HPI failure, non-condensable gas inflow from accumulator injection system (AIS) and AM actions on secondary depressurization at -55 K/h and auxiliary feedwater (AFW) supply for 30 minutes. It was clarified that the AM actions were effective on primary depressurization until AIS injection end at 1.6 MPa, but thereafter became less effective by the gas inflow, resulting in low pressure injection (LPI) delay and whole core heatup under continuous water discharge at the break. The report describes these phenomena including core heatup related with primary coolant mass and AM actions, primary-to-secondary heat transfer analysis and estimation of gas in the primary loops.

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