Comparative analysis on behavior of high burnup PWR fuels pulse-irradiated in reactivity-initiated accident conditions

反応度事故条件下でパルス照射された高燃焼度PWR燃料のふるまいに関する比較解析

鈴木 元衛; 杉山 智之 ; 宇田川 豊  ; 永瀬 文久 ; 更田 豊志

Suzuki, Motoe; Sugiyama, Tomoyuki; Udagawa, Yutaka; Nagase, Fumihisa; Fuketa, Toyoshi

高燃焼度PWR燃料を用いて、反応度事故条件下で行われた二ケースのNSRR実験をRANNSコードにより解析し、比較した。1ケースは室温大気圧の静止水中で行われ、他ケースは高温7MPaの静止水中で行われ、いずれも破損した。これらの燃料の速い過渡時のふるまい、特に燃料棒の温度,ペレット被覆管機械的相互作用,被覆管の応力歪みなどをRANNSコードにより解析し、その結果を実験における観察と比較検討した。金相観察は、被覆管がクラックの先端より発生したマクロな剪断すべりによって破損したことを示している。解析による破損時塑性歪み(円周方向平均値)は、金相観察から得た局所ひずみ量を全周で平均化した値と同程度となった。

Two cases of the Reactivity-Initiated-Accident-simulating pulse irradiation experiments conducted in the NSRR using a high burnup PWR fuel are analyzed by using the RANNS code. One case was performed in a stagnant coolant water of room temperature and at atmospheric pressure, and the other in the stagnant coolant of high temperature at 7 MPa pressure. The two cases resulted in failure. Behavior in a fast transient of the fuels is investigated by comparing the two experiments. Specifically, the temperature of rod, pellet-clad mechanical interaction, and stress/strain of cladding etc. are calculated and the results are discussed in comparison with the experimental observations. The metallography of cladding shows that the cladding failed by macroscopic shear gliding from a tip of a crack. The calculated plastic strains of claddings at failure reasonably coincide with the observed local strains if the latter strains are averaged over the total circumference.