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Self-Limiting Mechanisms for CDA Energetics Based on In-Pile Experiment Analysis and Improved Reactor Evaluation Method

炉内試験評価に基くCDAエネルギー放出に対する自己制御機構の解明と実機評価手法の改善

野中 信之*

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本報告は、高速炉の炉心崩壊事故(CDA)に対する安全評価において重要となるULOF起因過程のエネルギー放出挙動に関し実施した、CABRI-1を中心とする炉内試験の総合評価及びそれに基く解析評価手法の改善と、その実機評価における効果についてまとめたものである。CABRI-1試験の評価では、実機の反応度挙動に特に重要となる、燃料の軸方向膨張、燃料破損及び破損後燃料運動現象に注目し、PAPAS-2S,SAS3D,SAS4Aコードを用い、広範なデータに対し詳細な解析を行なった。これにより現象を解明し、ULOF事象下でのエネルギー発生の抑制に働く自己制御機構の特性と有効性を明らかとした。また、得られた最新の知見を改良版SAS3Dコードの物理モデル改良に反映する事により実機評価手法の改善を行なった。以上の炉内試験データに基く知見と改善評価手法を中型炉心FBRのULOF事象解析に適用し、従来の評価手法による結果と比較することにより、本研究で得られた自己制御機構を安全解析に反映する事がエネルギー放出及び事象進展を現実的に評価する上で、重要かつ有効である事を確認した。

The present report discusses the current understanding and improved evaluation method of key phenomena in the initiating-phase energetics of ULOF whole-core accidents in LMFBRs. Three phenomena, i.e. axial fuel expansion, fuel failure and post-failure fuel motion, have been examined through the CABRI-1 in-pile tests and analyses with special emphasis on the mechanisms for self-limiting the energetics potential. Major important mechanisms, identified in this study, are: (1) fuel expansion effective to delay the ULOF-induced power burst; (2) fuel-dispersal potential activated under low energy condition in voided channels, and enhanced fuel mobility with increased heating rate; (3) above-midplane failure and failure extension effective particularly in partially voided channels. The improved knowledge validated through the CABRI-1 analyses has been implemented to the revised SAS3D code as an improved evaluation method of CDAs, and the importance and effectiveness of the mechanisms were confirmed by the reactor application study.

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