高速炉における放射性腐食生成物挙動評価手法の整備 -「常陽」における挙動評価と解析コードの検証-

Evaluation of radioactive corrosion products behaviour in primary systems of experimental fast reactor JOYO

飯沢 克幸; 茶谷 恵治; 伊藤 和寛 ; 鈴木 惣十; 金城 勝哉; 圷 正義

not registered; Chatani, Keiji; not registered; not registered; not registered; not registered

高速炉放射性腐食生成物(CP)挙動解析コード"PSYCHE"の改良整備と検証を目的として,高速実験炉「常陽」の運転経験を通じて得られたCP測定結果に基づき,1次ナトリウム冷却系と燃料洗浄廃液CP挙動について評価し,その機構の検討と解析モデルの検証を行った。得られた評価結果は次のとおりである。(1)1次ナトリウム冷却系配管・機器管壁に移行する主なCP核種は54Mn,60Coで,54Mnが最優勢である。それに対し炉心部CP付着に関連した燃料洗浄廃液中では60Coが最大核種で,外側反射体洗浄時の発生量が特に多くなる。これは粒子状放射性腐食生成物が炉内滞在中に更に放射化されたものである。(2)冷却系内の54Mnの管壁付着速度は,ホットレグ(HL)では炉心材料中の放射化生成に対応し推移するが,コールドレグ(CL)ではそれを越えて上昇する。そのためビルドアップはHLでは比較的早期に飽和するが,CLでは長時間にわたり持続した。60Coの管壁付着速度は,炉心での放射化生成と放出を通じて,燃料交換及び冷却材中酸素濃度の影響を強く受け,更に管壁付着物の剥離・再放出による変動を示す。これ等を勘案すれば60Coのビルドアップは全領域でほぼ同等で緩やかである。(3)54Mnの配管付着分布は初期にはHLが優勢であるが,付着速度のふるまいを反映して時間経過とともにCLが優勢となる。60Coの分布レベルはHLで優勢で時間経過にともなう分布パターンの変化は少ない。(4)54MnのHLでの付着機構は管壁中拡散であり,CLでは管壁面上での合金粒子形成が主である。60Coの付着機構はHLを含め全域的に管壁面上での合金粒子形成が主で,鉄分の多い微視的表面組織に取り込まれていると考えられる。(5)ナトリウム系内のCP挙動に関する「溶解・析出モデル」のモデルパラメータの感度調査と上記評価結果に基づく最適化により,解析コード評価制度(C/E)として,主配管部の54Mnと60Coのビルドアップに対して全期間を通じた平均でそれぞれ1.36及び1.03,線量率分布に対して1.61を得た。本研究から得られた結論は次のとおりである。「溶解・析出モデル」により1次系全域にわたる54Mnの挙動をよく再現できる。60Coの場合は主配管部等高流速部に対しては妥当な結果を与えるものの,粒子移行分が存在し,それ等は主ポンプオーバ

An evaluation about the radioactive corrosion product (CP) behaviour in sodium cooling systems of a fast reactor is presented in this report, based on the obtained measurement results in the operating experience of JOYO. The objective of this work is to update the calculational model for predicting the release and deposition behaviour of CP in primary sodium cooling systems of a fast reactor. The evaluation results are as follows; (1)The main radionuclides of CPs transported to the out-of-reactor primary sodium loop are Mn and Co, and Mn is the most dominant. On the other hand, Co is the most dominant nuclide found in the liquid waste from spent fuel cleaning, which is produced by removal of activated CP deposits from surfaces of core sub-assemblies in sodium cleaning. (2)The deposition rate of Mn onto the hot-leg (HL) piping walls corresponds fairly with the saturation of radioactivity induced in core materials by activation, on the other hand, that onto the cold-leg (CL) piping walls has been being accelerated. The deposition rate of Co, due to the dependency of activation and release in a core, is strongly affected by the re-fuelling pattern and the oxygen concentration in sodium, and suggests the detouching process of deposits from wall surfaces. (3)Although Mn was transported and deposited preferentially in the HL of the primary cooling system in an early stage, the transport and deposition in the CL regions has overcomed that in the HL along operating time. Co was transported and deposited preferentially in the HL and the similar distribution pattern has been maintained thoroughout the operating periods. (4)The solution - precipitation model for CP behaviour in flowing sodium system was verified via the sensitivity test of model parameters and optimizing them on the above mentioned results, giving the measured to caluculated values of 1.36 or 1.03 for Mn or Co buildup, and 1.61 ...