「常陽」MK-II制御棒の照射後試験 -吸収ピンの特異変形挙動(2)-

Post-irradiation examination of "JOYO" MK-II control rods; Study on unusual mechanical behavior of absorber pin(2)

丸山 忠司; 皆藤 威二 ; 堀内 博人; 内海 貴志; 吽野 一郎

Maruyama, Tadashi; Kaito, Takeji; not registered; not registered; Unno, Ichiro

「常陽」MK-II制御棒の照射後試験は、これまでに13体について実施しており、このうち5体の制御棒で吸収ピン被覆管にクラックが確認されている。本報告書は、これまでの試験結果と被覆管クラックの発生原因および時期を調べるために実施した追加試験の結果をまとめたものである。これまでに得られた試験結果から、吸収ピンは燃焼度571026cap/m3を超えると被覆管にクラックが発生するようになり、製造時におけるペレットと被覆管とのギャップの拡大はリロケーションの発生を誘発し、逆に制御棒寿命を短くすることが明らかとなった。発生原因はB4CペレットのリロケーションによるACMIの発生と、これに被覆管のHe脆化等の因子が加わったためにクラックが発生するに至ったものと推定できる。また、発生時期は炉内滞在中であると考えられるが、炉運転中であるのか、炉停止時であるのかを特定するのは困難である。今回の試験結果からは、炉から取り出した後の水処理にともなうアルカリ応力腐食割れの可能性は非常に低いと考えられる。今後、制御棒寿命延長のためにはリロケーションの発生を抑制することが非常に重要である。

Post-irradiation examination (PIE) for "JOYO" MK-II control rods has been carried out with thirteen subassemblies, five of which indicated occurence of absorber pin breach. The present report describes results of the PIE made for the breached pins and studies were made on features on the breached pins and the cause of breach mechanisms. It was observed that the threshold burnup of breached pins was 5710 cap/m above which total 15 Pins breached. The pins with wider gap between B4C pellet and cladding tended to breach at lower burnup. In the breached pins, extensive absorber cladding mechanical interactions (ACMI) due to relocation of BC pellet took place together with accumulation of He in the cladding material to make He embrittlement. It is inferred that these phenomena caused pin breach when they were in the reactor core. However, it is very difficult to clearly specify the time whether the pin breach occured during the reactor operation or at the time when the reactor was shut down. The results of the present investigation did not support the conclusion made in the previous report that the main cause of pin breach was the stress corrosion cracking and pin breach took place when they were removed from the reactor core. It was concluded that reducing the ACMI due to relocation of BC pellet is very important for extension of life of "JOYO" absorber pin.