The Result of a wall failure in-pile experiment under the EAGLE project

EAGLEプロジェクトにおける壁破損炉内実験の結果

小西 賢介 ; 豊岡 淳一  ; 神山 健司  ; 佐藤 一憲 ; 久保 重信* ; 小竹 庄司*; 小山 和也*; Vurim, A. D.*; Gaidaichuk, V. A.*; Pakhnits, A. V.*; Vassiliev, Y. S.*

Konishi, Kensuke; Toyooka, Junichi; Kamiyama, Kenji; Sato, Ikken; Kubo, Shigenobu*; Kotake, Shoji*; Koyama, Kazuya*; Vurim, A. D.*; Gaidaichuk, V. A.*; Pakhnits, A. V.*; Vassiliev, Y. S.*

FBR実用化に向けての炉心安全上の重要課題である、炉心損傷時における再臨界問題の排除に技術的見通しを得るため、EAGLEプロジェクトを進めている。カザフスタン共和国の試験炉IGRを用いて炉内中規模試験(WF試験)を実施し、肉厚3mmのスティール製壁構造の溶融燃料プール接触による破損挙動を調べた。試験の結果、壁の背後にナトリウムが在る場合とない場合との間の壁破損時間の差は1秒未満程度であることがわかった。過渡伝熱計算に基づき壁表面温度履歴の分析を行った結果、ナトリウムで冷やされた壁が早期に破損する現象は、燃料プールから壁に向かう高い熱流束存在の結果として生じていることがわかった。試験の結果は、溶融燃料の流出経路を通じた流出が早期に開始することを示唆しており、これは再臨界問題排除シナリオを構築するうえで有利な特性である。

The WF (Wall Failure) test of the EAGLE program, in which 2kg of uranium dioxide fuel-pins were melted by nuclear heating, was successfully conducted in the IGR of NNC/Kazakhstan. In this test, a 3mm-thick stainless steel (SS) wall structure was placed between fuel pins and a 10mm-thick sodium-filled channel (sodium gap). During the transient, fuel pins were heated, which led to the formation of a fuel-steel mixture pool. Under the transient nuclear heating condition, the SS wall was strongly heated by the molten pool, leading to wall failure. The time needed for fuel penetration into the sodium-filled gap was very short (less than 1 second after the pool formation). The result suggests that molten core materials formed in hypothetical LMFBR core disruptive accidents have a certain potential to destroy SS-wall boundaries early in the accident phase, thereby providing fuel escape paths from the core region. The early establishment of such fuel escape paths is regarded as a favorable characteristic in eliminating the possibility of severe re-criticality events.