高速増殖大型炉の設計主要目に関する研究(II) : 固有の負の反応度効果の最適化解析(I) 炉心支持板の熱変形挙動解析

Key design parameter study (II) for large scale-up fast breeder reactor; Optimizing analysis of inherent negative reactivity feedback effect (I); Analysis on thermal transformation of core support plate

大岩 章夫*; 谷川 信吾*; 山口 彰*; 山口 勝久; 本田 明成*; 本鹿 順司*; 川副 博*

not registered; Tanigawa, Shingo*; not registered; Yamaguchi, Katsuhisa; not registered; not registered; not registered

高速炉のATWS(AnticipatedTransientWithoutScram)事象に対し,これまでの解析評価によりプラントの熱流動挙動が要因となって生じる負の反応度効果として炉心支持板の熱膨張が大きく影響する。これを定量化する上では,炉心支持板の熱的機械的挙動を評価することが必要である。そこで,炉心支持板の熱変形挙動の解明および解析対象のモデル化の範囲の違いによる変形挙動の相違を明らかにするため,炉心支持板の熱変形挙動解析を実施した。解析対象は,これまで反応度効果について解析評価してきた1000MWe級ループ型高速増殖炉とし,別途システムコードにより得られたATWS事象の代表事象であるULOF(UnprotectedLossofFlow)時のプラント熱流動解析結果を温度境界条件として,炉容器を含める全体系について炉心の荷重も考慮し,汎用非線形構造解析システム「FINAS」を用い変形挙動解析を実施した。その結果,以下の知見が得られた。1上部炉心支持板の変形挙動は,支持板の温度変化による自由膨張量により評価できる。2モデル化の範囲の違いによる半径方向変位量への影響はなく,半径方向変位量は炉心支持板部の変位により支配される。3燃料集合体による半径方向への変位の拘束条件は,炉心支持板の軸方向のたわみに影響し,拘束がある場合たわみ量は小さくなる。4全体モデルと一軸モデルでは,冷却材温度の過渡変化が大きい時刻で変形挙動に差を生じ,一軸モデルによる変位は全体モデルに比べ応答遅れを生じる。なお,本解析結果に基づく炉心部分の変位に伴う反応度投入量については,別途解析評価を進めている。

The structural analyses of the core support plate have been applied to study thermal transfomation behaviors and the differences of the movement by changing analytical model, under anticipated transient without scram (ATWS) conditions of FBR. The analyses have been performed for 1000 MWe class loop type fast breeder reactor using a structural analysis code FINAS. The thermal-hydraulic results, which have been performed to ATWS conditions using a plant system code, were used as the thermal boundary conditions to the calculation. The scope of the analyses included a whole section of reactor vessel and the dead load of core assemblies was also considered. Following results were obtained from these studies. (1)The thermal transformation of a upper core support plate can be evaluated according to the free expansion behavior owing to the temperature change of core support plate itself. (2)The radial restriction due to core subassemblies has much influence on the axial bend of the core support plate. (3)There are some differences to the transformation results between by the whole model and by the one dimensional model during the thermal transient is large. Another analysis will be needed, however, about the reactivity change according to the displacement of the core structure.