Control blade degradation test under temperature gradient in steam atmosphere

温度勾配下での水蒸気雰囲気下における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

制御棒ブレード崩落過程の理解のため、模擬制御棒ブレード試験体を用いて、温度勾配、温度上昇条件におけるアルゴンまたは水蒸気雰囲気下での制御棒ブレード崩落試験を実施した。水蒸気流量が燃料棒1本あたり0.0125g/sの場合、制御棒ブレードとチャンネルボックス、燃料棒被覆管は共に破損、溶融し、特にそれは試験体上部で顕著であり、この結果はアルゴン雰囲気での試験結果とほぼ同じであった。一方、水蒸気流量が燃料棒1本あたり0.0417g/sの場合は、上記の場合と異なっており、制御棒ブレードのみが先に破損、溶融していき、試験体下部の方でステンレス/炭化ホウ素-溶融物とジルカロイの共晶反応が起きていた。これらの結果から、ジルカロイに形成される酸化膜の厚さが大きく影響すると考えられる制御棒ブレードの崩落に関して、燃料棒1本あたりの水蒸気流量0.0125と0.0417g/sの間に制御棒ブレードの崩落挙動のしきい値が存在する可能性が示唆された。

To understand the degradation process of control blade channel, control blade degradation tests using sim-materials were performed under various atmospheres with the temperature increase and temperature gradient conditions. In the steam atmosphere with a flow rate of 0.0125 g/s/rod, control blade, channel box, and fuel rods were degraded, especially at the upper part of the test piece, which was similar to that observed in argon atmosphere test. However, the observed degradation was rather different at a flow rate of 0.0417 g/s/rod. At the upper part of the test piece, only the control blade was degraded preferentially and did not react with channel box wall. In contrast, the eutectic reaction of S.S./BC-melt and Zry occurred at the lower part. These observations suggested the existence of a threshold condition for the control rod degradation between 0.0125 and 0.0417 g/s/rod which is significantly affected by the thickness of the oxide layer on Zry.