Experimental study on fuel-discharge behavior through in-core coolant channels

炉内冷却材流路を通じた燃料流出挙動にかかわる試験研究

神山 健司  ; 齊藤 正樹*; 松場 賢一  ; 磯崎 三喜男; 佐藤 一憲 ; 小西 賢介 ; Zuyev, V. A.*; Kolodeshnikov, A. A.*; Vassiliev, Y. S.*

Kamiyama, Kenji; Saito, Masaki*; Matsuba, Kenichi; Isozaki, Mikio; Sato, Ikken; Konishi, Kensuke; Zuyev, V. A.*; Kolodeshnikov, A. A.*; Vassiliev, Y. S.*

ナトリウム冷却高速炉における炉心損傷事故において、燃料が炉心領域から流出することで厳しい再臨界事象の可能性が減じられる。制御棒案内管や内部ダクト付き燃料集合体(FAIDUS)のような炉内冷却材流路は、内包される冷却材ナトリウムが溶融燃料を冷却する効果が限定される場合、効果的な燃料流出経路となり得る。本研究で行われた2つの試験シリーズにより、融体流出初期において冷却材の一部が蒸発し膨張することで流出経路が完全にボイド化すること、ボイド化した流路を通じて融体が大量に流出することが示された。よって、冷却材ナトリウムが溶融燃料を冷却する効果は限定されるため、炉内冷却材流路は、炉内の核的活性度を低減するのに効果的な燃料流出経路となり得る。

In core disruptive accidents of sodium cooled fast reactors, fuel discharge from the core region reduces the possibility of severe re-criticality events. In-core coolant channels such as the control-rod guide tube and a concept of the FAIDUS (Fuel Assembly with Inner Duct Structure) provide effective fuel discharge paths if effects of sodium in these paths on molten fuel discharge are limited. Two series of experiments conducted in the present study showed that the discharge path can be entirely voided by the vaporization of a part of the coolant at the initial melt discharge phase, that this is followed by coolant vapor expansion, and that melt penetrates significantly into the voided channel. In conclusion, the effects of the sodium on fuel discharge are limited and therefore in-core coolant channels provide effective fuel discharge paths for reducing neutronic activity.