Boron release kinetics from mixed melts of boron carbide, stainless steel and Zircaloy; A Literature review on the behavior of control rod materials under severe accidents

炭化ホウ素, ステンレス鋼及びジルカロイの溶融体からのホウ素放出速度; シビアアクシデント時の制御材炭化ホウ素挙動に係る文献調査

Di Lemma, F. G.; 三輪 周平  ; 逢坂 正彦  

Di Lemma, F. G.; Miwa, Shuhei; Osaka, Masahiko

原子炉のシビアアクシデント時の炉心において、制御材と被覆材の相互作用によりホウ素を含む溶融体が形成する可能性がある。この現象はソースターム評価に大きな影響を与える。そこで、炭化ホウ素/ステンレス鋼/ジルカロイ(BC/SS/Zry)溶融体に係る既往研究の結果をレビューして課題を抽出し、研究内容策定のためのニーズを調査した。レビューの結果より、BC/SS/Zry溶融体挙動の物理モデルは限定的であり、燃料崩落挙動は解析により再現できていないことから、BC/SS/Zry溶融体挙動に係るデータベースの改良が必要であることがわかった。このレビュー結果をもとに、BC/SS/Zry溶融体挙動に係る熱力学的及び速度論的モデルを改良するための実験研究計画を策定した。成果は、SA解析コードにおけるホウ素挙動モデルの改良やホウ素の核分裂生成物挙動に与える影響評価に反映していく予定である。

During a nuclear power plant Severe Accident, complex boron melts can be formed, due to interaction of the control rods with the cladding materials. These can affect ultimately the source term assessment. This review will describe the results of previous studies on boron carbide/stainless steel/Zircaloy (BC/SS/Zry) melts, which will finally provide guidance for the needs of future experiments. This review showed that models for the behavior of complex BC/SS/Zry melts are limited, and unsuccessful in simulating core degradation, thus the improvement of the database for BC/SS/Zry melts is needed. Our experimental plan aims in providing thermodynamics and kinetics models for such melts, with the final aim of improving boron modelling in SA codes analysis and of understanding its effect on fission products behavior.