高線出力試験の為の安全解析

Safety analysis for power-to-melt test

森井 正*; 清野 俊*; 斉藤 好彦*; 千歳 敬子*

Morii, Tadashi*; not registered; not registered; Chitose, Keiko*

高速炉用燃料の高性能化、炉心設計の高度化を目的として、高速実験炉「常陽」による燃料性能実証試験の計画(試験用要素に封入されている試料の中心部を溶融させ、高速炉用燃料の高線出力密度化のためのデータを得る高線出力試験及び試験用要素の被覆管が開孔するまで照射し、高速炉用燃料の長寿命化のためのデータを得る高燃焼度試験)が動燃殿により進められている。本研究では時に高線出力試験の変更申請に必要な解析として以下の実験を実施した。(1)高線出力試験時の試験ピンの温度設計条件及び被覆管の歪みを算出した。(2)高線出力試験時の溶融試料挙動に関する安全上の問題に関して、先ず溶融試料がペレット外にはみ出して被覆管内面に接触しても、被覆管は健全であることを確認した。次に試料の熱膨張による被覆管歪は、溶融試料の軸方向移動を考慮すると30%溶融時においても約0.6%であり、被覆管の破断歪みである約3%以下であることを確認した。(3)高線出力試験時の「流量誤設定事故」に関して誤設定した流量をパラメータにして解析を行い、いくつかの判断基準を満足する条件を求めた。

In the experimental fast reactor "JOYO", PNC (Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corporation) schedules two new tests programs in near future in order to verify high-power and high-burnup capability of LMFBR fuel pins : PTM (Power-to-Melt) test and RTCB (Run, to-Cladding Breach) test. The following safety analysis necessary to get a license for the PTM test has been performed in this study. (1)Caluculate test conditions of fuel, cladding and coolant temperature and the cladding strain of test pins. (2)Confirm that the cladding of test pin has not been broken in touch with molten fuel which oozes from central melting zone of the pin and also that taking account of the axial movement of liquid fuel strain of the cladding caused by thermal expansion of solid fuel is about 0.6%, Which is less than 3% of the cladding breaking strain. (3)Calculate temperature increases due to a mistaken setting up of coolant flow of test assembly and fing the condition which satisfies representative safety criteria.