Effects of wire spacer contact and pellet-cladding eccentricity on fuel cladding temperature under natural circulation decay heat removal conditions in sodium-cooled fast reactor

ナトリウム冷却高速炉の自然循環崩壊熱除去時のワイヤースペーサーコンタクトと燃料ペレット偏心が被覆管温度に及ぼす影響

堂田 哲広  ; 大島 宏之; 上出 英樹 ; 渡辺 収*; 大久保 良幸*

Doda, Norihiro; Ohshima, Hiroyuki; Kamide, Hideki; Watanabe, Osamu*; Okubo, Yoshiyuki*

ナトリウム冷却高速炉の実用化に向けたJSFR(Japan Sodium Cooled Fast Reactor)の設計研究においては、完全自然循環システムの採用が検討されている。われわれは完全自然循環システムの成立性を評価する目的で、定格運転状態から自然循環崩壊熱除去状態への移行時における炉心最高温度評価手法の開発を行っている。本論文では、その評価の不確かさ要因の一部であるワイヤースペーサーコンタクトと燃料ペレット偏心が被覆管最高温度へ与える影響に着目し、自然循環時におけるこれら2つの影響を定量的に評価した。商用CFDコードを用いて3次元熱流動解析を実施し、19本ワイヤ巻き燃料集合体における詳細な冷却材の流速・温度分布及び被覆管の温度分布を求めた。結果として、被覆管の最高温度に対するこれら2つの不確かさ要因の影響は発熱が崩壊熱レベルとなる自然循環状態においても無視できず、外部電源喪失事象の場合にはこれらの影響によって2次ピーク時の被覆管最高温度が数C上昇することがわかった。

Toward the commercialization of fast reactors, design study of JSFR is being performed. Adoption of fully natural circulation system is being examined as the decay heat removal system. In order to confirm feasibility of the system, we are developing a new evaluation method of core hot spot in transition from rated operation to natural circulation decay heat removal conditions, which requires uncertainty factor assessment for the natural circulation conditions as well as for the rated operation conditions. In this paper, we focus on effects of wire-spacer contact and pellet- cladding eccentricity on the peak cladding temperature as typical uncertainty factors and evaluated these two effects under natural circulation conditions quantitatively.