Development of risk assessment methodology of decay heat removal function against natural external hazards for sodium-cooled fast reactors; Project overview and volcanic PRA methodology

自然外部ハザードに対するナトリウム冷却高速炉の崩壊熱除去機能に関するリスク評価手法の開発; プロジェクト全体概要及び火山PRA手法

山野 秀将   ; 西野 裕之  ; 栗坂 健一 ; 岡野 靖; 堺 公明; 山元 孝広*; 石塚 吉浩*; 下司 信夫*; 古川 竜太*; 七山 太*; 高田 孝*

Yamano, Hidemasa; Nishino, Hiroyuki; Kurisaka, Kenichi; Okano, Yasushi; Sakai, Takaaki; Yamamoto, Takahiro*; Ishizuka, Yoshihiro*; Geshi, Nobuo*; Furukawa, Ryuta*; Nanayama, Futoshi*; Takata, Takashi*

本論文では、プロジェクト概要を述べたうえで、ナトリウム冷却高速炉を対象にして火山ハザードに対する確率論的リスク評価(PRA)手法開発について述べる。火山灰は崩壊熱除去に必須である空気取入口のフィルター目詰まりを引き起こす恐れがある。フィルタ閉塞の程度は、火山灰大気中濃度と降灰継続時間に加えて、各機器の吸い込み風量で計算される。本研究では、火山ハザードは火山灰粒径、層厚及び継続時間の組み合わせで評価できるとした。また、各機器の機能喪失確率はフィルタ破損限界までの猶予時間を使って得られるフィルタ交換失敗確率で表されるとした。イベントツリーに基づいて、炉心損傷頻度は離散的なハザード確率と条件付崩壊熱除去失敗確率を掛け合わせることで求められ、約310/年の結果を得た。支配的なシーケンスは、非常用原電喪失後に、フィルタ目詰まりによる崩壊熱除去系の機能喪失であった。また、支配的な火山ハザードは、大気中濃度10 kg/m、粒径0.1mm、層厚50-75cm、継続時間1-10hrであった。

This paper describes mainly volcanic probabilistic risk assessment (PRA) methodology development for sodium-cooled fast reactors in addition to the project overview. The volcanic ash could potentially clog air filters of air-intakes that are essential for the decay heat removal. The degree of filter clogging can be calculated by atmospheric concentration of ash and tephra fallout duration and also suction flow rate of each component. The atmospheric concentration can be calculated by deposited tephra layer thickness, tephra fallout duration and fallout speed. This study evaluated a volcanic hazard using a combination of tephra fragment size, layer thickness and duration. In this paper, each component functional failure probability was defined as a failure probability of filter replacement obtained by using a grace period to a filter failure limit. Finally, based on an event tree, a core damage frequency was estimated about 310/year in total by multiplying discrete hazard probabilities by conditional decay heat removal failure probabilities. A dominant sequence was led by the loss of decay heat removal system due to the filter clogging after the loss of emergency power supply. A dominant volcanic hazard was 10 kg/m of atmospheric concentration, 0.1 mm of tephra diameter, 50-75 cm of deposited tephra layer thickness, and 1-10 hr of tephra fallout duration.