「FFTF」炉心の湾曲反応度解析

Bowing reactivity analysis of FFTF core

山岡 光明; 林 秀行

Yamaoka, Mitsuaki; Hayashi, Hideyuki

米国の高速実験炉「FFTF(Fast Flux Test Facility)」においては,高速炉の受動的安全性に関わる反応度フィードバック,特に炉心変形に伴う反応度効果の確認・予測精度向上のため,受動的安全性試験(フェーズIIB試験)が計画されている。その予備解析作業の一環として,炉心湾曲による反応度効果の解析を行った。湾曲反応度は30%流量からのULOF事象を想定して評価された炉心湾曲量をもとにして計算した。(炉心湾曲計算は実験炉技術課で実施)本計算では,二次元RZ体系において基準炉心の燃料反応度分布を関数形表示し,一時摂動近似を適用して湾曲反応度を求めた。報告書では,出力・流量比と湾曲反応度の関係を,集合体間のパッドギャップや炉心拘束機構と炉心間のギャップなどをパラメータとしてまとめた。主な結果は以下のとおりである。1・出力流量比の増加に伴う炉心変形により,集合体間のパッドギャップがとじるまでは正の反応度が印加される。これは集合体頂部の相互作用の反力により,燃焼部が内側へ変位するためである。2・集合体間のパッドギャップがとじた後は,逆に燃料部が外側へ変位を始め,負の反応度が印加される。3・最外周炉心集合体では,湾曲量及び単位湾曲量当たりの反応度効果ともに大きいために,その湾曲挙動が湾曲反応度を支配する。また,本計算作業にあたり湾曲反応度計算コードを作成・整備した。その計算内容と使用方法についても報告する。

A passive safety test phase IIB is planned at the FFTF (Fast Flux Test Facility) core to assess the reactivity feedback effect related to passive safety feature of FBRs, especially the effect due to core deformation. For pre-test analyses of the test, a bowing reactivity analysis has been carried out for FFTF core. The bowing reactivity is analyzed based on core displacement data evaluated postulating ULOF (Unprotected Loss of Flow) event at 30% rated flow. In the analysis, fuel reactivity worth distribution is expressed as function on the reference core without deformation and the bowing reactivity is calculated based on the first-order perturbation theory. This report summarizes the relationships between power to flow ratio and the bowing reactivity with clearance between subassembly load pads and that between the core and the core restraint system as parameters. Followings are main results. (1)As the power to flow ratio increases, a positive reactivity is added to the core by the core deformation until clearance between subassembly load pads doses. This is due to the inward displacement of active core caused by mechanical interactions of subassemblies. (2)After the closure of clearance between subassembly load pads, the active core begins to move outwards, and a negative reactivity is added to the core. (3)The deformation behavior of the outermost subassemblies of the core dominates the bowing reactivity since both the magnitude of deformation and the reactivity effect for unit displacement are large compared with those of others. For the analysis, a code for bowing reactivity calculation has been developed. The calculation method and the manual are also presented in this report.