もんじゅPRA-プラント応答定量評価; PLOHSとLORL時のメンテナンス冷却系の利用

The plant thermohydraulic analysis for the monju PRA study; Recovery from PLOHS or LORL using the maintenance cooling system

山口 彰*; 長谷川 俊行*

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原子炉スクラムを伴う荷酷事故には、除熱失敗(PLOHS)と液位確保失敗(LORL)がある。これらの事故の進展は緩慢であるため、メンテナンス冷却系(MCS)を利用すれば炉心溶融を回避できる。本研究では、MCSによる除熱の成立性を検討し、もんじゅPRAに適用できる除熱の成功基準を求めた。そのためにMCSを起動する時のプラント応答解析を、除熱喪失場所、健全なループ数、除熱喪失時刻、MCS起動時刻をパメラータとして、SSC-Lによって実施した。解析の結果、1)崩壊熱除去系で除熱喪失する場合には、2ループ以上健全ならば炉停止直後からMCSによって崩壊熱除去が可能であること、2)2時間以上崩壊熱を除去していれば、その後に主冷却系から冷却材が全く供給されなくなったとしてもMCSのみによって除熱可能であること、3)オーバーフロー汲み上げ失敗によるLORLは、MCSによって炉心溶融を回避できること等が示された。MCS荷酷事故時に使用する場合の熱荷重による配管破損についても検討した結果、MCS配管の構造設計の安全裕度が十分にあるため、構造健全性は維持されることが示された。以上の解析結果に基づき、MCSの利用によりPLOHSとLORL時に炉心溶融を回避する成功基準と、MCSの活用を考慮した崩壊熱除去成功と原子炉容器液位確保成功のイベントツリーを提案した。

In this study, decay heat removal capability of the Maintenance Cooling System (MCS) of Monju has been investigated with respect to protected accidents. The protected accidents of the Liquid Metal Fast Breeder Reactors (LMFBRs), such as Protected Loss-of-Heat-Sink (PLOHS) or Loss-of-Reactor-Level (LORL), are of great importance from the viewpoint of the annual frequency of core damage. The progression of the protected accidents is mild in general because reactor decay heat can be dispersed from the core by natural circulation. The decay heat for Monju is to be removed by the Intermediate Reactor Auxiliary Cooling system (IRACS). It is essential to keep the intactness of coolant flow path from the reactor core to the heat sink and the availability of heat sink itself. If the either of them is degraded, it is taken for granted d that protected slow meltdown follows. However, the reactor core can be prevented from any damage or meltdown if the decay heat can be removed through MCS. The plant thermohydraulics of the procected accidents is analyzed using SSC-L to develop success criteria in the decay heat removal by the MCS. Parametric calculations are performed with respect to: available heat capacity in the heat transport system, cooling time before the loss-of-heat-sink and MCS starting time. It has been found, for example, that (1)MCS can remove the decay heat immediately after the reactor shutdown if heat capacity of more than two main coolant loops is available; (2)after two hours cooling time by natual circulation, MCS can remove the decay heat even if no coolant flow is assumed in all the main heat transport system; (3)LORL caused by the failure in sodium make-up can be recovered by the MCS operation. In the PLOHS condition, the coolant temperature may exceed conservative design limit of the MCS piping. However, the conservativeness of the design limit and the method of qualification make compensation for the deterioration in structural strength. Finally, ...