高速実験炉「常陽」における流量制御型照射装置の開発; 開発の現状と課題

Development of the flow control irradiation facility for JOYO

揃 政敏; 宮川 俊一

Soroi, Masatoshi; Miyakawa, Shunichi

本報は、高速実験炉「常陽」において、流量過渡事象下での燃料の破損限界試験を行うことを主な目的とした、流量制御型照射装置(FLORA:Flow Control Irradiation Facility)の開発の現状と課題について報告するものである。FLORAは、米国EBR-II炉の照射装置であるFPTF(Fuel Performance Test Facility)とBFTF(Breached Fuel Test Facility)を合体したような装置で、EBR-IIでの不具合情報を生かし、流量調節にナトリウム浸漬式のアニュラー型電磁ポンプ(A-LIP:Annular Linear Induction Pump)を採用したことを特徴としている。FLORAの基本的なシステムの成立性はMK-II炉心条件で確認しているが、今後の実用化のためには、MK-III炉心条件への見直しの他、幾つかの課題の解決と装置構造の詳細化を図って行く必要がある。FLORA開発におけるこれまでの主な成果と今後の課題は、以下のとおりである。(1)開発の主な成果1)破損燃料から放出される遅発中性子先行核に基づく中性子を、FLORAに装備した中性子検出器で十分な感度をもって検出可能であることを評価した。2)キーコンポーネントである流量調節用A-LIPの、長さ1/2サイズでの炉外ナトリウム中試験まで終えた。その結果、FLORA用ポンプの要求性能である550のナトリウム中で流量300l/min吐出圧力265kPaを達成できる見通しを得た。3)想定した試験用燃料体の冷却材流量を、A-LIPの流量調節機能によってオンパワー時に100%40%程度まで調節可能で、このことによって燃料被覆管温度を十分に制御可能であることも確認された。(2)今後の課題1)プロセス検出器の開発としては、遅発中性子検出器の小型化が必要な他、電磁流量計用永久磁石の使用環境(高温と中性子照射)による減磁の影響を確認する必要がある。2)A-LIPについては、中性子照射による影響が残された課題である。このため、短尺のポンプの照射を行い、特性や絶縁性能を確認する必要がある。3)装置の性能をより確実なものとするため、水流動試験を行い詳細な圧力損失データを得る必要がある。なお、今後のFLORA開発については当面凍結し、燃料開発の進展状況とMK-I

This report describes the present situation and problems with the development of the flow control irradiation facility (FLORA). The purpose of FLORA is to run the cladding breach (RTCB) irradiation test under loss of flow conditions in the experimental fast reactor "JOYO". FLORA is a facility like FPTF (Fuel Performance Test Facility) plus BFTF (Breached Fuel Test Facility) in EBR-II, USA. The technical feature of FLORA is its annular linear induction pump (A-LIP), which was developed in response to a need identified through the experiences in the mechanical flow control of FPTF. We have already designed the basic system facility of FLORA for the JOYO MK-II core. However, to put FLORA to practical use in the future, we have to confirm the stability of the JOYO MK-III core condition, solve problems and improve the design. The main results and problems of the development of FLORA are as follows; (1)The results of the development: (a)The neutron detector in FLORA can detect the delayed neutron which is emitted from failed fuel. (b)Out-of-pile A-LIP tests in sodium conditions has been completed. (The length of the tested A-LIP is half the actual size.) Out-of-pile test results showed that the A-LIP achieved a 300/min flow rate and 265kPa pressure in 550C sodium. This pump performance satisfied the FLORA requirements. (c)By controlling the sodium flow rate from 40 to 100% using the A-LIP, we can control the fuel cladding temperature satisfactorily. (2)The problems: (a)In the development of the process detector, it is necessary to miniaturize the neutron detector and test the effect of neutron irradiation and high temperatures on the permanent magnet in the flow meter. (b)The problem which is left about A-LIP is its influence on neutron irradiation. For this purpose, we have to irradiate a small size A-LIP and test its characteristics and electric isolation. (c)To get more accurate results concerning the efficiency of the A-LIP, we have to ...