蒸気発生器安全性総合試験装置(SWAT-3)による破損伝播試験III

Results of the failure propagation tests in the steam generator safety tests facility (SWAT-3)

田辺 裕美*; 佐藤 稔*; 藤井 啓次*; 大後 美道

not registered; not registered; not registered; Daigo, Yoshimichi

高速増殖原型炉「もんじゅ」の蒸気発生器でのナトリウム-水反応事故に対する設計基準リークの選定のため、動燃大洗工学センタ-の蒸気発生器安全性総合試験装置SWAT-3を用いて破損伝播試験が1979年より実施されている。この試験の目的は、伝熱管からの初期水リークが原因となってナトリウム-水反応により周期伝熱管を損耗し、水リーク規模が拡大していく様相を実験的に把握する事にある。本報告書は、1980年9月及び1981年4月に実施された第3回破損伝播試験(SWAT-3Run-14及び15)の結果について述べたものである。本試験は、実機の運転法を模擬して初期リークの発生からリーク検出後の水系ブローが終了するまでの間に、水リーク規模がどの程度まで拡大するかを実験的に把握する目的で実施されたものである。以下にその結果を述べる。Run-14試験は、初期リーク率18g/secで実施し、94秒、145秒、168秒に破損伝播が発生し、173秒の水系ブロー開始後に更に2回の破損伝播が生じた。Run-15試験は、当初平均1.2g/secで4時間7分注水したが、遂に破損伝播を生じなかった。そのため、水側条件を変えて初期リーク率14g/secとしたところ、50秒、195秒、224秒と破損伝播が発生し、ブロー中には1回の破損伝播があった。最大リーク率はRun-15のブロー中の2.7kg/secである。このように、ブロー中の破損伝播によりリーク規模がブロー開始直前の値を上回る事は充分有り得る。破損伝熱管本数は両試験とも4本づつであった。その中ではRun-15の5次破損孔が最大でフィッシュ・マウス型の18mm4.1mmの大きさであった。破損伝播のメカニズムは、水リーク率の低い領域ではウェステ-ジのみであるが、水リーク率が数100g/sec以上の領域では、ウェステージ+高温ラプチャとなることがある。

The Failure Propagation Tests have been carried out using the Steam Generator Safety Test Facility (SWAT-3) in PNC O-arai Engineering Center since 1979, in order to select a design basis leak (DBL) for sodium-water reaction accidents in Japanese prototype LMFBR MONJU's steam generators. Here reported are results of third Failure Propagation Tests (SWAT-3 Run-14 and Run-15) conducted in September 1980 and April 1981. Aim of these tests are to grasp how tube failures develop from the occurrence of initial leak to the completion of the water dump. The significant results are as follows: (1) In Run-14 test whose initial leak rate was 18 g/sec, the failure propagations occurred at 94, 145, and 168 sec, and additional two propagations occurred during tho water dump. (2) In Run-15 test, at first no propagation occurred during about four hours injection at the leak rate of 1.2 g/sec, therefore, as it was increased up to 14 g/sec by changing the water conditions, propagations occurred at 50, 195, 224 and 253 sec which was during the dump. (3) The maximum water leak rate is 2.7 kg/sec during the water dumping in Run-15, which suggests that the water leak rate during the water dump can exceed that before dump. (4) Numbers of the failed tubes are four in both tests. The maximum size of penetration is 18 mm 4.1 mm which was generated at the fifth propagation in Run-15 and is fish-mouth type. (5) Mechanism of the propagations is wastage in the small leak region, but in the range of the leak rate above hundred g/sec, there are some cases of high temperature effect added to wastage effect.