SUS制御棒半挿入実験; 局所出力変動および熱中性子束分布データ集

Critical experiment on half-inserted SUS control-rod measurement of change in power distribution in fuel pin close to control-rod

竹村 守雄*; 小綿 泰樹*; 安保 昌憲*; 柴田 邦広*; 北山 一宏*

Takemura, Morio*; not registered; not registered; not registered; not registered

圧力管型重水炉の実証炉においては、出力調整用制御棒(SUS制御棒)を用いて負荷追従運転を行うことになっている。このためSUS制御棒(以下単に制御棒とよぶ)引抜に伴う制御棒近傍の局所的出力変動に関し、核設計コードの精度評価を行ない燃料設計および負荷追従運転に反映させる必要がある。この精度評価に必要な実験データとして燃料ピンの局所的出力変動および熱中性子束分布を測定した。0.54wt%プルトニウム燃料を部分装荷した25cmピッチ格子のDCA炉心のほぼ中央部に、実証炉に用いる制御棒と同一寸法の74mmのSUS制御棒を炉心下端から505mmの高さに半挿入し、その位置から制御棒を100mm引抜いた場合(反応度で約40●印加)について実験を行った。また、局所出力変動に関してはWIMS―CITATIONコードを用いた3次元拡散計算結果との比較も行った。この結果以下の事項が明らかとなった。燃料集合体内第3リング燃料ピンの局所的出力変動は、制御棒に最も近い燃料ピンで最大となり、その最大出力変動は、制御棒先端の引抜部分のほぼ中間の位置で発生する。ただし、局所出力変動が第3リング燃料ピンで最大となるかどうかはこの実験では明らかではない。制御棒を100mm引抜いた場合、引抜かない場合に比較し、第3リング燃料ピンの最大出力変動比は(1.12+-0.03)である。燃料ピンの局所出力変動が顕著に起る燃料集合体は、制御棒に隣接した集合体およびそれから更に1ピッチ離れた位置の集合体とであるが、隣接燃料集合体でも制御棒からみて裏側の位置にある燃料ピンでの出力変動は2%以下で極めて小さい。第3リング燃料ピンにおける最大出力変動比の計算値は1.168となり、実験値と比べて約4%過大評価する。

Pressure tube type heavy water reactor has an advantage of load following operation compared with light water reactor. It is planned to prove the possibility of load following operation in the Fugen type demonstration reactor using stainless control-rod (SUS control-rod). Changes in local power distribution and thermal flux distribution due to a small withdrawal of SUS control-rod have been measured for the purpose of confirming the soundness of fuel pin from the viewpoint of the load following operation and fuel design. SUS control-rod (74mm) with the same dimension as those of the demonstration reactor was inserted into the DO moderator of the central region of 0.54wt% plutonium mixed-oxide fuel lattice in 25-cm pitch DCA core. The lower end height of the control-rod inserted was changed from 505mm to 605mm (about 40 change in reactivity). Experimental results for the local power change were compared with calculations obtained from WIMS-D and CITATION codes. The following were concluded from the present study. (1)The maximum power change in outer layer pins of fuel cluster due to a small withdrawal of the control-rod occurs in the nearest fuel pin at the middle position of the axial displacement of the control-rod. (2)Outer layer fuel pin power after 100mm withdrawal of control-rod is (1.120.03) times in maximum as large as that before withdrawal. (3)Local pin power change due to withdrawal of the control-rod occurs mainly in the fuel pins of the nearest and the second nearest fuel clusters to the control-rod. Even in the nearest fuel cluster to the control-rod, power change in the back side fuel pin to the control-rod is very small below 2%. (4)Calculated value of maximum ratio for the outer layer fuel pin power due to 100mm withdrawal of the control-rod overestimate experimental one about 4%.