炉外バンドル圧縮試験による太径ピンバンドルのBDI評価

Evaluation on BDI of large diameter pin bundles by out-of-pile bundle compression test

上羽 智之 ; 市川 正一; 勝山 幸三 

Uwaba, Tomoyuki; Ichikawa, Shoichi; Katsuyama, Kozo

高速増殖炉の炉心燃料集合体における燃料ピンとダクトとの相互作用:BDI(Bundle-Duct Interaction)は、燃料燃焼度を制限する因子の一つである。したがって、高燃焼度化を指向する「もんじゅ」高度化炉心やFaCT(高速増殖炉サイクル実用化研究開発)プロジェクトの高速実証炉では、BDIが重要な評価項目となる。これらの炉心燃料には、太径仕様の燃料ピンを用いることから、そのBDIの評価を目的として8.5mmと10.4mm仕様の太径ピンの炉外バンドル圧縮試験を実施した。試験ではX線CT(コンピュータ・トモグラフィ)技術を適用し、BDI発生時のバンドル横断面画像(CT画像)を取得した。本研究は、このCT画像を数値解析しBDIが生じた太径ピンバンドルの変形を評価することにより、太径ピンバンドルの変形は、現行の細径ピンバンドルの場合と同様に、ピンの湾曲と被覆管の扁平化に支配されることを明らかにした。また、太径ピンバンドルにおいても細径ピンバンドルと同様に、被覆管の扁平化がピン-ダクトの接触時期を遅らせるBDI緩和の主要機構となることを確認した。

Bundle-Duct Interaction (BDI) in core fuel subassemblies in FBRs is a limiting factor for fuel burnup. Thus, BDI is an important evaluation item in the upgraded core of the Monju prototype FBR and the demonstration FBR studied in the FaCT project because the fuel subassemblies are to be used to high burnup condition. Since fuel subassemblies of these FBRs consists of large diameter fuel pins, the out-of-pile bundle compression test with large diameter pins was performed to evaluate their BDI bundle. In the compression test, bundle cross-sectional images (CT images) were obtained by using the X-ray computer tomography. The CT images were numerically analyzed to evaluate the deformation of pin bundles due to BDI. The evaluation results revealed that deformation of large diameter pin bundles are controlled by pin bowing and cladding oval-distortion the same as in the case of currently used small diameter pin bundles.