放射性腐食生成物挙動解析コードの検証及び「常陽」MK-2,「もんじゅ」の予測解析; 解析報告書、プログラムドキュメンテーション、計算コードマニュアル

Verification of corrosion product behavior analysis code for prediction for JOYO MK-II and Monju reactors

堀江 淳之助*; 田山 隆一*; 中尾 登*

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高速増殖炉の一次冷却系における放射性腐食生成物(CP)挙動を解析するPSYCHEコードの精度及び解析パラメータの適合性の検証を目的として,高速増殖実験炉「常陽」を対象とした解析を実施した。また,「常陽」MK-II及び高速増殖炉原型炉「もんじゅ」におけるCP挙動の予測解析を実施した。PSYCHEコードで用いているCP挙動解析法は,構造材中の拡散,構造材と冷却材との境界での移行,ナトリウム境界層での拡散,腐食あるいは沈着による境界面の変動,冷却材中の質量保存則を同時に扱う「溶解・沈着モデル」に基づくものである。「常陽」MK-I及びMK-IIで得られているCP沈着密度及び主配管に沿う線量率の実測値とPSYCHE計算値の比較の結果,沈着密度については54Mnでは0.51.2,60Coでは0.42.1の範囲で一致すること,また線量率については概略2030%の誤差内で一致することが確認された。「常陽」MK-IIの定格第17サイクル終了後(S63.4)までの予測解析の結果,サイクル終了時には54Mnは約3.6倍に,60Coは約5.0倍に増加し,この増加に伴い主配管保温材表面線量率はIHXノズル部では400mR/h,その他では100200mR/hに達すると予想されることが判った。「もんじゅ」の第57サイクルまでの予測解析の結果,運転終了10日後のCP溶出量は54Mnが最も大きく約780Ciであり,ついで58Coが470Ci,51Crが140Ci,60Coが50Ciであると予想され,また,これらのCPによる主冷却系室内線量率としてはIHXノズル部配管直接表面では約1100mR/hに達するが,主配管から2mの位置の通路部では50mR/hであると予想されることが判った。また,CP核種の溶出量の経時変化は54Mn,58Co,51Crについては最初の5サイクルでほぼ定まり,5サイクル以降も実質的に大きく増加するのは60Coだけであることが判った。また,「常陽」,「もんじゅ」とも54Mnが溶出量,沈着量の主要害U合を占め,線量率寄与も半ば以上で大きい。これはナトリウム冷却高速増殖炉の一般的傾向でもある。「常陽」,「もんじゅ」の予測解析とともにCP低減化の検討も実施した。冷却材中の酸素濃度及び炉心構成材中のコバルト不純物含有量は,コバルト型CP核種(Cr,Co)の挙動に強く影

An analysis of the corrosion product behavior in the coolant system of the experimental fast breeder reactor JOYO was performed in order to verify an accuracy of the corrosion product behavior analysis code PSYCHE, and to confirm an applicability of parameters obtained from the in-loop-experiments. The PSYCHE code was also applied to predict the corrosion product behavior in scheduled JOYO operation condition and in scheculed MONJU, the prototype fast breeder reactor, operation condition. The PSYCHE code is based on a solution-precipitation model and the verification was performed by comparing the CP deposition density and dose rate of the primary sodium pipings between calculation and measurement. The comparison leads to the results that calculated deposition density agrees with the measurement within factors of 0.5 to 1.2 for Mn and within factors of 0.4 to 2.1 for Co, and that the calculated dose rates agree with the measurement within an error of 20-30%. The primary results derived from the analysis of the JOYO MK-II up to the 17-th full power cycle (Apr. '88) are that the released CP inventory would be gradually increased and be about 3.6 times higher for Mn and about 5.0 times higher for Co than those at the 4-th annual inspection (Jan. '84) and, according to this release increasement, dose rates around the primary pipings would reach 100 to 200 mR/h and at the maximum reach 400 mR/h at the nozzle of the IHX. From the analysis of MONJU up to the 57-th full power cycle, it is expected that the release inventory is about 780Ci for Mn, 470Ci for Co, 140Ci for Cr and 50Ci for Co at 10 days after reactor shutdown. Dose rates in the primary heat transport system vault are expected to reach about 1100 mR/h at the nozzle of the IHX and about 50 mR/h at a point 2m from the primary piping. It is predicted that Mn, Co and Cr behavior is determined during the first 5 cycles and ...