高速炉燃料ピン束変形解析コード"BAMBOO"の開発; 被覆管-ワイヤ機械的相互作用によるピン湾曲解析機能の導入

Development of a FBR fuel pin bundle deformation analysis code "BAMBOO"; Improvement for the pin deflection analysis due to cladding-wire mechanical interactions

上羽 智之 ; 伊藤 昌弘*

Uwaba, Tomoyuki; Ito, Masahiro*

BDI(Bundle Duct Interaction)はワイヤスペーサ型の高速炉燃料集合体の高燃焼度化達成上の課題になると考えられることから、その挙動を把握することが重要である。製造時の燃料ピンにはワイヤの巻き付け張力が加えられているが、照射中にはこのワイヤ張力によって被覆管とワイヤの機械的相互作用が生じ燃料ピンが変形すると考えられるため、この相互作用がBDI挙動に及ぼす影響を評価する必要がある。本研究では、単体のピンについて、自己ワイヤの張力により生じるピン中心軸の周期的な湾曲変位とこれに伴うワイヤ張力の変化を解析する機能をBDI挙動解析コード"BAMBOO"に導入し、ピン-ワイヤ相互作用がBDI発生下でのバンドルの変形に及ぼす影響を解析できるようにした。BAMBOOコードに導入したピン-ワイヤ相互作用解析機能を確認するため、典型的な169本ピンバンドル体系の照射変形を試解析した。その結果、ワイヤ張力が照射クリープにより照射の早期に緩和するため、被覆管とワイヤのスエリング差等によって照射途中でワイヤ張力が増加することがなければ、ピン-ワイヤ相互作用がピン-ダクト接触時期に及ぼす影響は小さいことがわかった。

The bundle-duct interaction (BDI) occurs in a highly irradiated wire-wrapped fast breeder reactor (FBR) fuel subassembliy and probably limits the life time of the subassembly in achieving high burn up conditions. For the purpose of evaluating bundle deformation in BDI condition, the BAMBOO calculation code has been developed. We improved the BAMBOO code so that it could analyze the bundle deformation affected by the pin-wire mechanical interaction due to the tension of the wire, by incorpolating the analysis model that predicted a single pin-wire mechanical interaction deformation into the BAMBOO. We also performed the test analysis of the improved code on a typical 169 pin bundle model, to see how the pin-wire interaction affected the whole bundle deformation behavior. The result of the analysis showed that because the tension of the wire rapidly decreased by irradiation creep, the pin-wire interaction did not significantly affect the initial pin-to-duct contact unless the tension became tighter by the difference in swelling property between the fuel cladding and the wire.