Reduction in the onset time of breakaway oxidation on zircaloy cladding ruptured under simulated LOCA conditions

模擬LOCA条件下での破裂したジルカロイ燃料被覆管におけるブレイクアウェイ酸化の開始時間の短縮

大和 正明; 永瀬 文久 ; 天谷 政樹  

Yamato, Masaaki; Nagase, Fumihisa; Amaya, Masaki

ブレイクアウェイ酸化とは、長時間高温水蒸気中で酸化された場合、酸化量の急激な増加とかなりの水素吸収を伴う現象である。本研究では、膨れた被覆管及び破裂した被覆管に対してブレイクアウェイ酸化挙動を調べた。その結果破裂していない被覆管と比べ、破裂した被覆管ではブレイクアウェイ酸化開始に至るまでの時間が大幅に短かった。さまざまな影響因子を調べ、厚く層状の酸化膜が被覆管内面に形成された場合でブレイクアウェイ酸化開始時間が短縮し、内面に形成された厚い酸化膜が引き起こす周方向の引張応力がブレイクアウェイ酸化の開始時間の短縮に大きく影響したと考えられる。

Breakaway oxidation, which is characterized by sudden increases in oxidation rate and significant hydrogen absorption after longer exposure in high-temperature steam, was examined for the ballooned and ruptured cladding. As a result, the onset time of breakaway oxidation for ruptured claddings was significantly reduced compared with that for non-ruptured claddings. The onset time of breakaway oxidation was reduced only in the case where thick and porous oxide was formed on the inner surface of the cladding after rupture. Results of the parametric experiments suggest that the tensile stress in the circumferential direction generated by the thick oxide film formed on the inner surface is a main cause of the reduction of the onset time of breakaway oxidation.