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もんじゅナトリウム漏えい事故の原因究明; ナトリウムによる漏えい速度、漏えい形態の確認実験

Investigation on the sodium leak accident of Monju; Sodium leak test simulating the Monju leak

下山 一仁; 西村 正弘; 宇佐美 正行; 宮原 信哉; 三宅 収; 田辺 裕美

Shimoyama, Kazuhito; Nishimura, Masahiro; Usami, Masayuki; Miyahara, Shinya; Miyake, Osamu; Tanabe, Hiromi

「もんじゅ」2次主冷却系でのナトリウム漏えい事故の原因究明の一環として、動燃大洗工学センターのナトリウム漏洩火災基礎試験装置SOFT-1を用いた燃焼実験を2回実施した。本実験の目的は、破損した温度計からのナトリウムの漏えい速度と漏えい形態の確認、温度計周辺の配管保温構造とフレキシブルチューブへの影響の確認、及び温度計の温度履歴の「もんじゅ」との比較である。漏えい速度は、実験に用いた模擬温度検出器の流路が確保された条件で56($$pm$$2)g/secが得られた。この漏えい速度を「もんじゅ」事故当該部に補正し53g/secの値を得た。ただし、熱電対ウェル先端アニュラス部の流路断面積は公称寸法を、また漏えいナトリウムの加圧圧力は漏えい期間中の最高圧力値1.65kg/cm$$^{2}$$Gとした。漏えい形態について、特に初期の挙動は温度検出器コネクタとフレキシブルチューブの接続状態が漏えいナトリウムの落下の様子に影響を与える。第1回実験では、「もんじゅ」事故後に現場で確認された状況に合わせて、チューブを始めから外して実験を開始したのに対し、第2回実験では接続した状態で実験を開始した。第2回実験では、漏えい開始から17秒後にチューブをコネクタのエルボ部に固定するふくろナットによる接続が外れて、第1回実験の初期状態と同じになった。接続が外れるまでの漏えい形態は、エルボ部継ぎ目からの液滴の飛散やチューブの被覆を貫いて流線状の流れが特徴的であったのに対し、接続が外れてからの漏えい形態は、チューブの内外を伝って最下端部から連続的に滴下する流れが主流であり、時折散発的にエルボ部付近からの飛散が見られた。配管保温構造(外装板等)への影響については、第1回実験においてコネクタのエルボ部に近い部分の外装板に腐食による穴が開いたが、第2回では特に穴等の損傷は見られず、その差はナトリウム漏えい時間の違いによると考えられる。温度検出器の熱電対信号は、「もんじゅ」の当該温度と極めて良く似た挙動が得られ、ナトリウムの流出と熱電対信号履歴の関係を十分説明できることが確認できた。

Sodium fire experiments were carried out two times using the Sodium Fire Test Rig (SOFT-1) in the Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp (PNC) as a part of works to research the cause of the accident in secondary main cooling system of Monju. The purposes of these experiments are to confirm the leak rate and leakage form of sodium from damaged thermometer, to confirm the damage to the piping insulating structure around the thermometer and to the flexible tube, and to compare the temperature history of the signal from the thermometer between the experiments and Monju. In the experiments 56($$pm$$2)g/sec was obtained as the leak rate under the condition of ensuring the leakage pass in the simulated thermometer. This leak rate was corrected to 53g/sec to take account of manufacturing error of the theemometer between the experiment and Monju. In calculation of this leak rate, it is assumed that the annulus size of thermometer well tip is a nominal distance and pressure value to the leakage sodium is 1.65kg/cm$$^{2}$$G, which was the maximum one during the leakage of Monju. Concerning the leakage form, connection condition between the thermometer and flexiblc tube affected the dropping style of the leaking sodium especially in its initial behavior. For the connection condition of the thermometer and flexible tube at the beginning of the experiments, the first experiment was started removing the connection to simulate the post accident observation results of Monju, while the second one was started in connected condition. In the second experiment, the connection condition became to be equal with the initial state of the first experiment 17 seconds after the beginning of thc leak ; the cap nut which fixed the flexible tube to the elbow connector came off. Until the connection came off, the typical leakage form was the dispersion from the elbow connector as a droplet and the flow penetrating the covering of the flexible tube as a streamline, while after the ...

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