The Applicability of SiC-SiC fuel cladding to conventional PWR power plant

PWRプラントへのSiC-SiC燃料被覆管の適用性

古本 健一郎*; 渡部 清一*; 山本 晃久*; 手島 英行*; 山下 真一郎   ; 齋藤 裕明; 白数 訓子  

Furumoto, Kenichiro*; Watanabe, Seiichi*; Yamamoto, Teruhisa*; Teshima, Hideyuki*; Yamashita, Shinichiro; Saito, Hiroaki; Shirasu, Noriko

2015年以降、三菱原子燃料(MNF)は、日本原子力研究開発機構(JAEA)が経済産業省からの受託事業で実施している日本の事故耐性燃料の研究開発プロジェクトに加わった。このプログラムにおいて、MNFは、現行の沸騰水型軽水炉(PWR)において炭化ケイ素複合材料(SiC)を被覆管として導入した場合の影響を評価することを担当している。本論文では、既存のPWRに対してSiCを被覆管として用いる場合の適用性に関する評価結果を報告する。既存PWRへのSiC被覆管の適用性評価として、SiC複合材を用いた場合の解析評価と炉外試験の両方を実施した。解析評価では、三菱独自の燃料設計コードとJAEAが開発した燃料ふるまいコードを用いた。なお、これらのコードは、SiC複合材被覆管を用いた燃料のふるまいを評価するために改良が施されている。一方、炉外試験としては、SiC複合材サンプルの熱伝導度測定とオートクレーブを用いた腐食試験を実施した。合わせて、設計基準事故を模擬した条件下でのSiC複合材の性能評価が行えるようにするために、新たに試験装置も開発した。

Since 2015, Mitsubishi Nuclear Fuel (MNF) has joined in a Japanese R&D project of ATF founded by the Ministry of Economy, Trade and Industry (METI) as a subcontractor to Japan Atomic Energy Agency (JAEA) which is the prime contractor to METI. In this program, MNF plans to evaluate an influence of Silicon Carbide (SiC) composite cladding upon fuel rod behavior in current pressurized water reactors (PWR). This paper reports the evaluation result of the applicability of fuel rod with SiC composite cladding for a conventional PWR. For the applicability evaluations of SiC composite to conventional PWR, both of analytical evaluations and out-of-pile tests for SiC composite were conducted. Analytical evaluations were performed by Mitsubishi's own fuel rod design code and the fuel rod behavior evaluation code developed by JAEA. These codes were modified to evaluate the behavior of the fuel rod with SiC composite cladding. As out-of-pile tests, thermal diffusivity measurement and autoclave corrosion test for SiC composite samples were performed. Test apparatus were developed for evaluation of performance of SiC composite under the condition simulated design basis accident (DBA).