制御棒材料照射リグAMIR-6の照射後試験; キャプセルの非破壊試験結果

Post irradiation-examination results for absorber material irradiation rig AMIR-6; The Results of non-destructive examination for capsules

阿部 和幸; 佐々木 新治  ; 菊地 晋  ; 勝山 幸三 ; 永峯 剛; 松元 愼一郎

Abe, Kazuyuki; Sasaki, Shinji; Kikuchi, Shin; Katsuyama, Kozo; Nagamine, Tsuyoshi; Matsumoto, Shinichiro

高速実験炉「常陽」において、制御棒材料照射リグ(AMIR)を用いた商社試験が継続的に行われている。AMIR-6は、制御棒要素の破損限界評価と炭化ホウ素(B4C)ペレットの割れ欠けにより生じる再配置(リロケーション)の抑制対策効果の確認を目的に商社試験を実施したものである。 この目的に沿って、製造仕様として、ペレットと被覆管(内側キャプセル管)との間のギャップ幅、10B濃縮度、被覆管肉厚、同材質を変えて試験した。また、リロケーションの抑制対策として、薄いシュラウド管でペレットを覆った照射キャプセルも加えた。照射キャプセルは上下ニ段にしてコンパートメントに装荷し、7本を組み合わせて集合体AMIR-6とした。照射キャプセルは二重構造となっており、内側キャプセル被覆管と外側キャプセル管の間にはナトリウムを充填している。 AMIR-6は、「常陽」MK-II炉心の第6列において、最高燃焼度10610の26乗CAP/立法メートル、最高照射量 3.8210の26乗n/平方メートルまで照射し、照射温度は、設計値で530890である。 重量測定の結果、コンパートメント下部側の照射キャプセルで重量変化が見られた。これらに対して行った詳細外観検査などにより、重量増加の見られた3つの照射キャプセルでは、外側管(ネジ端栓部のクラック)からナトリウムの侵入が観察された。ナトリウムの充填高さを調べた結果、量の少なかったものが、下部照射キャプセル7つの内6つにおいて確認された。下部側の照射キャプセル7つの内、3つの内側キャプセルの被覆管にクラックが発見されたが、これは、ナトリウムが少ないことにより温度が上昇し、被覆管強度が低下して生じたと推察される。 なお、シュラウド管を用いた照射キャプセルについては、被覆管に膨れやオーバリティは見られず、初期の目的通りの機能を果たしたと推定される。

Irradiation tests of Absorber Material Irradiation Rig (AMIR) have been continuously conducted, using the experimental fast reactor Joyo. AMIR-6, which was submitted for post-irradiation-examinations (PIE) this time, was irradiated in order to evaluate the limit of failure in control rods and confirm the effect of method for suppression of relocation caused by cracking of boron carbide (BC) pellets. According to this purpose, gap size between BC pellet and cladding tube (inner capsule tube), enrichment of B, thickness of cladding tube and its material were changed in this test. In addition, thin shroud tube wrapping BC pellets was used as the method for suppression of relocation. Capsules were loaded in compartments, which had the upper and lower stairs, and irradiation rig AMIR-6 was constructed of seven compartments in total. The irradiation capsule had double tubes, namely inner capsule tube and outer capsule tube. Between these tubes, sodium was filled. AMIR-6 was irradiated at the 6 raw in Joyo Mark-II core up to 10610 cap/m (max. burn-up) and 3.8210 n/m (max, fluence). Irradiation temperatures were evaluated from 530 to 890 C in design. Extraordinary results were observed for lower capsules by weight measurement performed. So, detailed visual inspection was carried out for these capsules. Consequently, sodium entered from the crack of screwhead attached to the outer tube in three irradiation capsules, whose weight increased. It was recognized that the sodium level between cladding tube and outer tube was lower in six capsules of lower stairs. Cladding crack was found out in three cladding tubes of lower irradiation capsule. It was suggested that the crack become for decrease of strength of cladding tube because those temperature increased at the position where sodium was not filled. The irradiation capsule using a shroud tube showed no diameter increase and ovality in the cladding.