"Mimir-N2"による「常陽」MK-II炉心のステップ応答解析

Dynamic analysis of the the step reactivity response of the JOYO MK-II core by "Mimir-N2"

吉田 昌宏 ; 黒羽 隆也*

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高速実験炉「常陽」では、高速増殖炉の固有安全性実証を目的とした安全特性試験の実施に関する研究を行っており、その一環としてフィードバック反応度の解析精度向上のための検討を行っている。これまでMK-II炉心の運転を通じて取得してきた等温温度係数や出力係数等の測定データは、複数のフィードバック反応度成分の積分値であり、その結果から個々の成分を分離・評価し、計算精度評価につなげることは困難である。一方、原子炉の自己制御性確認を目的として実施しているステップ応答試験では、ステップ投入直後の反応度の時間挙動がサイクル運転中に変化する現象が見られており、その原因の一つとして燃焼に伴う燃料膨張反応度の変化が考えられている。そこで、ステップ応答におけるフィードバック反応度の燃焼依存性を燃料膨張反応度の変化によるものと仮定し、その変化率をこれまで測定したプラントデータを基に設定することにより、「常陽」プラント動特性解析コード"Mimir-N2"に燃焼に依存した燃料膨張反応度を計算する機能を追加した。上記機能を追加した"Mimir-N2"を用い、同一炉心の運転初期と末期に測定したステップ応答を解析した結果、燃料膨張反応度の燃焼依存性を考慮することにより、ステップ応答直後の反応度挙動の解析結果は、運転初期、末期とも実測とよく一致することが確認できた。

The study on the passive safety test by using the Experimental Fast Reactor Joyo has been performed to demonstrate the inherent safety of fast breeder reactors. In this study, emphasis was placed on the improvement on the accuracy of the feedback reactivity analysis. In Joyo, information about feedback reactivity can be obtained through the measurements of the isothermal reactivity coefficient and power reactivity coefficient. Only integrated data of several feedback reactivity components exist, so therefore, it is difficult to evalute the magnitude of each component and compare them with calculated values. Through the measurements of the step reactivity response, which has been performed in Joyo as a performance test of the reactor control system, the results confirmed that the magnitude of feedback reactivity after insertion or withdrawal of a control rod decreases as the core burn-up increases. The decrease of the feedback reactivity seems to be affected by the depletion of the thermal expansion of fuel pellet during irradiation. Based on the relationship between the power reactivity coefficient and the core averaged burn-up, a burn-up dependency of reactivity caused by thermal expansion of fuel pellet was estimated. The burn-up dependency mentioned above was introduced to the plant dynamics analysis code "Mimir-N2". By using "Mimir-N2", the step reactivity response calculated for the core indicated a different burn-up when compared with the measured reactivity. As a result, the calculated step reactivity considering the burn-up dependency of reactivity by the thermal expansion of fuel pelletes; corresponded with the measured value.