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ナトリウム冷却炉の高サイクル熱疲労の防止に関する実験研究; コラム型UIS下部におけるサーマルストライピング現象

Experimental study on prevention of high cycle thermal fatigue in a compact reactor vessel of advanced sodium cooled reactor; Thermal striping phenomena at bottom of upper internal structure

小林 順; 木村 暢之; 飛田 昭; 上出 英樹

Kobayashi, Jun; Kimura, Nobuyuki; Tobita, Akira; Kamide, Hideki

JSFRの制御棒チャンネルと燃料集合体との出口ナトリウム温度差は最大で100$$^{circ}$$C程度になるため、炉心出口部における流体の混合による温度変動が炉上部機構(UIS)の下部高サイクル熱疲労を与える可能性がある。そこで、炉心出口と炉容器上部プレナムを対象とする1/3スケール60$$^{circ}$$セクタモデルを使用した水流動試験を実施した。制御棒周辺の温度とその変動強度分布を計測するとともに、熱疲労に対する対策構造の評価を行った。試験の結果、制御棒周辺の温度変動特性を把握するとともに、熱疲労に対する対策構造は温度変動振幅を低下させ、構造材料に対する熱応力に変換されやすい周波数領域においても、その変動強度を低下させる効果があることを明らかにした。また、比較的低温の冷却材が流出するブランケット集合体と炉心燃料集合体との境界における温度変動強度分布を把握した。

As the temperatures difference between the control rod channels and the core fuel subassemblies is around 100 $$^{circ}$$C centigrade, temperature fluctuation due to the fluid mixing at the core outlet may cause high cycle thermal fatigue at the bottom of upper internal structure (UIS) in JSFR. Then, a water experiment was conducted using an 1/3 scale 60 $$^{circ}$$ sector model. As a result, thermal striping phenomena in the region between the fuel subassembly outlet and the bottom of the UIS were grasped. The modified geometry of the UIS bottom and the handling head of the primary CR channel was created so as to suppress the cold jets from the CR channels. The comparison of measured temperature fluctuations around the CR channels revealed that the modified geometry was effective to decrease the temperature fluctuation intensity and amplitude in the sensitive frequency band to the stress conversion.

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