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Mechanism of upward fuel discharge during core disruptive accident in sodium-cooled fast reactors

ナトリウム冷却高速炉における炉心崩壊事故時の上方燃料流出メカニズム

松場 賢一; 磯崎 三喜男; 神山 健司; 飛田 吉春

Matsuba, Kenichi; Isozaki, Mikio; Kamiyama, Kenji; Tobita, Yoshiharu

ナトリウム冷却高速炉における炉心崩壊事故時の炉心内部での溶融燃料の急速な凝集による厳しい出力バーストの回避を目的として、溶融燃料を集合体単位で流出させる「内部ダクト付き燃料集合体」の導入を検討している。現在は、炉心上端部に向かって開口(下端部はほぼ閉止)を有する内部ダクト設計を選択し、燃料を上方へ流出させることを指向している。本研究では、内部ダクトを通じた上方燃料流出の物理メカニズムを解明するため、模擬物質(低融点合金及び水)を用いた炉外基礎試験を実施している。本報では、本基礎試験で観察された冷却材蒸気圧に駆動された上向流出メカニズムの有効性について実機条件への適用の観点から考察を行った。考察の結果、実機条件においても冷却材の蒸気圧が上方流出の駆動力の一つとして作用し得ることを確認した。

The introduction of Fuel Assembly with Inner Duct Structure (FAIDUS) is being studied to prevent the formation of a large-scale molten fuel pool within a reactor core, which is one of factors leading to the severe power excursion during CDA of SFRs. In the current reference design for FAIDUS, the top end of the inner duct is open whereas the bottom end is closed. In order to clarify the fundamental mechanism for upward fuel discharge through the inner duct, JAEA conducted an out-of-pile experiment in which a high-density melt simulating the molten fuel was injected into a simulated inner duct. In this paper, the mechanism of upward discharge observed in this experiment is discussed in terms of the application to reactor conditions. It was suggested that the coolant pressure buildup could act as one of the driving force for the upward discharge under reactor conditions with higher melt-enthalpy-injection rate than the current experimental condition.

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