Instrumentation techniques in NSRR experiments

NSRR実験設備における計測技術

村松 靖之; 宇田川 豊  

Muramatsu, Yasuyuki; Udagawa, Yutaka

日本原子力研究開発機構は安全性研究用原子炉NSRRを用いて、軽水炉燃料について数多くのパルス照射実験を行った。1975年以来1200回を超える未照射燃料実験を行い、また1989年の高燃焼度燃料用施設改造を経て、70回を超える照射済み燃料実験を行った。パルス照射時の強い線,中性子線下での非常に速い過渡挙動に対して信頼性のある測定を実現するため、これら多くの実験においてさまざまな計測技術を試行し、経験の蓄積とともに独自の計測技術を開発した。被覆管表面への熱電対素線溶接及び被覆管表面からの酸化膜除去を行う遠隔操作技術により、高燃焼度燃料表面における膜沸騰遷移時の温度測定を可能にした。また、燃料破損時に生じた水塊の速度を測定する水塊速度計により、破損時に発生した機械的エネルギーの評価を可能にした。こうした計測技術により、多くのデータを取得し、その結果は日本をはじめとする各国の安全評価指針に反映されている。

The Japan Atomic Energy Agency has performed a great number of pulse irradiation experiments of light water reactor fuel rods using the Nuclear Safety Research Reactor to study fuel behavior under reactivity initiated accident (RIA) conditions. With experiences of measurement of very fast transient under strong irradiation conditions, unique instrumentation techniques have been developed. Remote-control techniques, for oxide removal from the cladding surface and spot-welding of thermocouple wires to the cladding surface, enable the measurement of cladding temperature evolution during boiling transitions at the surface of a high burnup fuel rod. Water column velocimeter can measure the movement of coolant water at fuel failure and enables evaluation of generated mechanical energy. With these techniques, a great deal of data has been obtained and the results have been reflected in safety evaluation guidelines for RIA in some other countries as well as in Japan.