MA燃料遠隔取扱試験の製作及び試験結果,2; 格子管の伝熱評価

Fabrication and test results of testing equipment for remote-handling of MA fuel, 2; Evaluation of heat transfer crossing rectangular lattice matrix

江口 悠太 ; 菅原 隆徳  ; 西原 健司  ; 田澤 勇次郎; 辻本 和文 

Eguchi, Yuta; Sugawara, Takanori; Nishihara, Kenji; Tazawa, Yujiro; Tsujimoto, Kazufumi

大強度陽子加速器施設J-PARC計画で建設が予定されている核変換物理実験施設(TEF-P: Transmutation Physics Experimental Facility)では、Am-241等のMAを含む崩壊熱の大きな燃料を大量に取り扱うため、異常発生による炉心冷却ブロワ停止時の炉心温度上昇が安全上の問題となる可能性がある。冷却ブロワ停止時のTEF-P炉心温度変化は全炉心熱伝導解析によって評価されるが、燃料及びブランケット領域の外側の何も装荷されていない空格子管領域における断熱効果が大きい。本報告書では、空格子管内部における伝熱量の算出モデルである、鉛直等温平面の上下を断熱材で囲った密閉流体層の自由対流モデルの精度検証のため、TEF-P炉心の格子管形状を模擬した試験装置を製作し、試験装置の格子管内部を一次元方向に通過する熱流と温度分布を測定した。これにより、実際の空格子管内部の等価熱伝導率は密閉流体層の自由対流モデルよりも大きいことが明らかになった。また、空格子管内部にアルミニウムブロックを充填することで空格子管体系よりも高い等価熱伝導率となることを確認した。本実験により、TEF-P炉心の温度評価に供することができる実験的な熱通過パラメータを取得した。

Transmutation Physics Experimental Facility (TEF-P) planned in the J-PARC project uses minor actinide (MA) fuel which has large decay heat. So it is necessary to consider the increase of the core temperature when the core cooling system is stopped. This change of the core temperature was evaluated by thermal conduction analysis. It was found that the impact of thermal insulation in the empty rectangular lattice matrix area was large. Testing equipment was fabricated to verify the accuracy of calculation model for the empty lattice matrix which was the free convection model of sealed fluid. By using this equipment, thermal distribution and one dimensional heat flow through the lattice were measured. It was observed that the actual equivalent thermal conductivity in the lattice was larger than the free convection model. It was also confirmed that the insertion of the aluminum block into the empty lattice could achieve the higher equivalent thermal conductivity. These results could be the useful data for the thermal conduction analysis.