Numerical analysis and simulation of behavior of high burnup PWR fuel 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燃料のふるまいの数値解析及びシミュレーション

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、高温高圧水中で行われた2ケースのNSRR実験をRANNSコードで解析した。一方のケースでは被覆管は破損し、他方のケースでは非破損であったがDNBが発生した。解析結果は破損した被覆管の金相観察と比較され、破損を決める条件が、初期クラック深さや温度,応力の観点から考察された。これらの評価に基づき、初期温度の効果に関する感度解析、及び商用炉での仮想的なパルス照射条件でのシミュレーションを行った。これらの結果を相互に比較し、被覆管の破損の可能性について考察した。

The fuel behavior during the fast transients in the two cases of NSRR experiments using high burnup PWR fuel rods are analyzed by using the RANNS code. In one case, cladding failure occurred whereas in the other case the rod survived but gave rise to departure from nucleate boiling. The analytical results are compared with the metallographic observations of failed part of the cladding to discuss the failure-determining condition in terms of incipient crack depth, temperature and stress at the depth. Based on these evaluations, sensitivity study with respect to the effect of initial temperature on the stress/strain of cladding is conducted. In addition, simulations are performed in commercial reactor conditions. The results were compared with each other and failure capability of cladding is discussed.