"Mimir-N2"による「常陽」安全特性試験解析

Joyo ATWS test analysis 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いる。本研究に用いるプラント動特性解析コードとしては、「常陽」用に開発した"Mimir-N2"を採用し、MK-II炉心で実施した運転特性試験等から得られる情報を基に、コードの整備・検証を行ってきた。安全特性試験の検討を行う上で重要なフィードバック反応度の検討として、「常陽」で観測される出力係数の燃焼依存性に着目し、これを燃焼に伴う燃料膨張反応度の変化によるものと仮定して燃料膨張反応度に燃焼依存性を考慮した。その結果、ステップ応答試験におけるステップ投入直後の核計装応答、燃料集合体出口温度及び一次冷却材が一巡した後の炉心支持板膨張反応度によるプラント状態の変動などを良く模擬できることが確認できた。また、「常陽」で開発した炉心湾曲反応度解析システムによる解析結果を入力として与えることにより、炉心湾曲反応度を取扱う機能を"Mimir-N2"に追加した。以上により整備した"Mimir-N2"を用いて、MK-III炉心においてATWS模擬試験を実施した場合の予測解析を行った。その結果、反応度効果としては小さいが、原子炉出力状態によって変動する可能性のある炉心湾曲反応度に関しては、その挙動を把握しておくことが試験計画策定上重要であることがわかった。

The study on the passive safety test by using the Experimental Fast Reactor Joyo was performed to demonstrate the inherent safety of fast breeder reactors. An analysis code: Mimir-N2, which has been developed to analyze Joyo plant kinetics, was selected as a standard code for this study. In order to increase the reliability of the calculation, Mimir-N2 code was adjusted based on the data obtained through several plant characteristics tests carried out in Joyo. Throughout an operational data obtained in Joyo, it is supposed that the burn-up dependency observed on the power reactivity coefficient might be coming fiom the reactivity shift caused by a depression of a thermal expansion of fuel pellet. Based on the relationship between the measured power reactivity coefficient and the core averaged burn-up, the burn-up dependency mentioned above was estimated and introduced to Mimir-N2. As a result, calculated core and plant dynamics during the step reactivity response test, such as the response of the power range neutron monitor and the coolant temperature at the core inlet / outlet, corresponded with the measured value, Especially, it was confirmed that Mimir-N2 can simulate the perturbation caused by the thermal expansion of the core support plate. In addition, Mimir-N2 was modified to be enable to take into account for the core bowing reactivity, which is calculated by the core bowing reactivity analysis system developed for Joyo. The preliminary analysis of the plant dynamics during the ATWS events in MK-III core were carried out by using modified Mimir-N2. As a result, it was confirmed that the core bowing reactivity should not be neglected because it sometimes shows positive feedback characteristics.