Interpretation of the CABBI-RAFT LTX test up to pin failure based on detailed date evaluation and PAPAS-2S code analysis

試験データの詳細分析及びPAPAS-2Sコード解析によるCABRI-RAFT計画LTX試験の燃料破損挙動の解釈

深野 義隆 ; 佐藤 一憲 

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CABRI-RAFT計画LTX試験はピーク燃焼度6.4%の中空燃料を用いて、燃料ピンの破損メカニズム,ピン内燃料移動、及び破損後燃料移動挙動を解明することを目的としている。過渡の試験条件は、同様の燃料ピンを用いたLT4試験と同様の試験条件としており、両試験は効果的な比較が可能である。同種の燃料ピンの高いPCMI緩和ポテンシャルを示したLT4試験とは対照的に、LTX試験では、燃料溶融に至る前の早期の燃料ピン破損が生じた。本研究では、燃料ピンの破損メカニズムを明らかにするために、試験データの評価、及びPAPAS-2Sコードを用いた解析を通じ、LTX試験の燃料ピンの破損に至るまでの解釈を行った。PAPAS-2Sコードによる解析結果は燃料溶融等の熱的条件を十分に模擬している。また、詳細な試験データ評価により、LT4試験に比べて早期に発生した燃料ピン破損は基本的には被覆管の局所的な高温化によることが分かった。このような高温条件では、プレナムガス程度の機械的負荷でも破損を説明し得る。一方、過渡時の燃料スウェリングによるPCMI負荷は顕著なものではなく、例え観測された早期ピン破損に寄与していたとしても、その効果は限定的なものであると考えられる。

The CABRI-RAFT LTX test aims at a study on the fuel-pin-failure mecha-nism, in-pin fuel motion and post-failure fuel relocation with an an- nular fuel which was pre-irradiated up to peak burm-up of 6.4 at.%. The transient test conditions similar to those of the LT4 test were selexted in the LTX test using the same type of fuel pin, allowing an effective direct comparison between the two tests. In contrast to the LT4 testwhich showed a large PCMI-mitigation potential of the annular fuel-pin design, early pin failure occurred in the LTX test when fuel dpes not seem to have molten.In order to clarify the fuel pin failure mechanism, interpretation of the LTX test up topin failure is per- formed in this study, through an experimental data evaluation and a PAPAS-2S-code analysis. THE PAPAS-2A code simulates reasonably the fu-el thermal conditions such as transient fuel-pin heat-up anf fuel mel-ting. The present detailed data evaluation shows that the earlier cla-dding failure compared