Effects of fuel oxidation and dissolution on volatile fission product release under severe accident conditions

シビアアクシデント条件における揮発性核分裂生成物の放出に関する燃料酸化と溶融の影響

工藤 保 ; 木田 美津子; 中村 武彦 ; 永瀬 文久 ; 更田 豊志

Kudo, Tamotsu; Kida, Mitsuko; Nakamura, Takehiko; Nagase, Fumihisa; Fuketa, Toyoshi

シビアアクシデント条件における高燃焼度燃料からの揮発性核分裂生成物の放出に関し、VEGA計画において水蒸気雰囲気下で実験を行った。不活性,水素及び水蒸気雰囲気での実験と比較することにより燃料の酸化及び溶融の核分裂生成物放出に及ぼす影響について調べた。水蒸気雰囲気では燃料の酸化によりセシウムとクリプトンの放出が増加した。しかしながら、溶融ジルカロイによる燃料の還元のため、ジルカロイの融点である約2030K以上の温度では放出増加は顕著ではなくなった。水素雰囲気では燃料は2300K以上で急激に溶融し、その結果セシウムの急激な放出増加が見られるが、水蒸気雰囲気では実験温度範囲内において急激な放出増加は示さなかった。水蒸気雰囲気では、溶融速度は水素雰囲気に比べておよそ1/1000になると評価した。

Release of volatile fission product from high burnup UO fuel was examined in a steam atmosphere under severe accident conditions as a part of VEGA program. Effects of fuel oxidation and dissolution were totally evaluated, by comparing the results with those from previous inert, hydrogen and steam atmosphere tests. It was shown that oxidation of UO to UO by steam generally enhances Cs and Kr release. However, the enhancement becomes smaller above the melting temperature of Zircaloy, about 2030 K, likely due to reduction of UO by molten Zircaloy. Quick dissolution of the fuel by molten Zircaloy and consequent burst release of Cs occur above about 2300 K in a hydrogen atmosphere, while the release rate does not increase so significantly for the examined temperature range (2800 K) in the steam atmosphere. This corresponds to decrease in fuel dissolution rate by a factor of about 1/1000.