Degradation test using control blade applied for BWRs in Japan

国内BWR模擬制御棒ブレード崩落試験

柴田 裕樹 ; 徳島 二之; 坂本 寛*; 倉田 正輝 

Shibata, Hiroki; Tokushima, Kazuyuki; Sakamoto, Kan*; Kurata, Masaki

BC制御材とステンレス制御棒被覆管との共晶反応が、燃料崩落が起こる温度の2200200Cよりずっと低い1250C近辺であるため、BWRの制御棒ブレード崩落はシビアアクシデントの初期の段階で起こると考えられ、制御棒ブレード崩落はその周りの材料との化学的相互作用のためその後の燃料集合体の崩落過程に大きく影響すると考えられる。そこで本研究では、予備試験としてアルゴン雰囲気下でシビアアクシデント条件である軸方向に温度勾配があり急速昇温可能な装置を開発し模擬制御棒ブレード試験体を用いて材料間の化学的相互作用による成分の軸方向への再分布について調べたところ、相互作用により生成物は二相となり軸方向に再分布すること、ステンレスとBCの反応溶融物と数mの酸化膜が付いているZry間の化学相互作用は抑制されず進展することが明らかとなった。さらに、予備試験として小型の試験体を用いて水蒸気雰囲気での材料間の化学的相互作用に対する酸化膜の影響を調べたところ、酸化膜だけではなく酸素固溶したZryでも相互作用を抑制することが明らかとなった。

In this study, control blade degradation test under the conditions of axial temperature gradient and high temperature increase rate in Ar-atmosphere was performed as preliminary test in steam atmosphere to investigate the relocation of control blade melt and interaction with channel box under the conditions. It was found that the molten products redistribute to axial direction and interaction between S.S./BC-melt and Zry-4 progresses significantly in the condition that a few micron oxide layer exists on Zry-4. Moreover, as preliminary test in steam atmosphere, reaction test between the materials of control blade and channel box was carried out to investigate the effect of oxide layer formed on the surface of Zry-4 in steam atmosphere. It was found that in the condition of supplying oxygen continuously, the liquefaction interaction between Zry and S.S./BC-melt is considered to be prevented.