EDC試験手法による反応度事故時の燃料被覆管破損に及ぼす水素化物偏在及び2軸応力状態の影響の評価

The Evaluation of the influence of hydride rim and biaxial stress condition on the cladding failure under a reactivity-initiated-accident by using EDC test method

篠崎 崇; 三原 武  ; 宇田川 豊  ; 杉山 智之 ; 天谷 政樹  

Shinozaki, Takashi; Mihara, Takeshi; Udagawa, Yutaka; Sugiyama, Tomoyuki; Amaya, Masaki

EDC(Expansion-Due-to-Compression)試験は、燃料被覆管の機械特性試験の一手法であり、反応度事故(RIA)時におけるペレット-被覆管機械的相互作用(PCMI)に着目した試験手法である。本研究では、高燃焼度燃料被覆管に見られる"水素化物リム"を模擬するために外周部に水素化物を偏析させた未照射被覆管を使用し、高燃焼度燃料のRIA時に被覆管に負荷される機械的条件を模擬したEDC試験を実施した。試料の水素濃度および偏析した水素化物の厚みが増加すると、試験後試料の周方向残留ひずみが低下する傾向が見られた。また、RIA時に被覆管外面の水素化物に発生するき裂を模擬するため、外面に予き裂を有する被覆管(RAG管)を作製し、この試料を対象としたEDC試験を行った結果、試料の予き裂深さが増加するにつれて破損時の周方向全ひずみが低下する傾向が見られた。さらに、RAG管試料に軸方向引張荷重を負荷することで2軸応力状態とし、EDC試験を実施した。このような2軸応力状態では、単軸引張条件である通常のEDC試験と比較して破損時の周方向全ひずみが低下する傾向が見られた。

EDC test is a test method on the mechanical property of fuel cladding tube, and it focuses on the stress condition generated by PCMI under a RIA. We conducted EDC tests which simulate the mechanical conditions during a RIA by using the unirradiated cladding tubes which simulate hydride rim. Circumferential residual strains observed in post-test specimens tended to decrease with increasing the hydrogen concentration in the test cladding tubes and the thickness of the hydride rim. We also prepared RAG tube and performed EDC tests on it. It was observed that circumferential total strains at failure tended to decrease with increasing pre-crack depth on the outer surface of RAG tube specimen. We conducted biaxial stress tests by applying longitudinal tensile load onto RAG tube specimens. It was observed that circumferential total strains at failure under biaxial stress conditions tended to decrease compared to the results under uniaxial tensile condition.