The CMMR program; BWR core degradation in the CMMR-4 test

模擬燃料集合体破損試験(CMMR-4)

山下 拓哉  ; 佐藤 一憲 

Yamashita, Takuya; Sato, Ikken

福島第一原子力発電所事故(1F)廃止に向けては、炉心物質の最終的な分布とその特性を理解することが重要である。これらの特性は明らかに各ユニットの事故進展に左右される。ただし、BWRの事故進展挙動には大きな不確かさが存在する。MAAP-MELCOR Crosswalkによって明らかにされたこの不確かさは、既存の実験データと知識では解決できない。冷却材がBWR炉心から失われると、その後のシナリオはTMI-2に代表されるものと「連続ドレン型」というシナリオに分けられる。この分岐点の主な不確かさは、2つの疑問点としてまとめられる。(Q1)高温で燃料溶融に近接した損傷炉心のガス透過性はどのようなものか。(Q2)燃料溶融前の高温炉心の下方移動とその構造材加熱への影響はどうか。これらの問題に取り組むために、炉心物質の溶融および再配置に関わるCMMR実験が行われた。CMMR-4試験では、スランピング直前の炉心状態に関する有用な情報が得られた。酸化物燃料が溶融に近接する条件での炉心の巨視的なガス透過性の存在が確認され(A1)、実際の炉で生じる可能性の高い燃料柱崩壊があった場合、最も高温の燃料は炉心の高温部から効率的に低温部に移動できず、炉心燃料最高温度の効果的な制限や、支持構造の著しい加熱が生じないことを示唆している(A2)。

For decommissioning the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station Accident (1F), understanding the final distribution of core materials and their characteristics is important. These characteristics obviously depend on the accident progression in each of the units. However, a large uncertainty is present in BWR accident progression behavior. This uncertainty, which was clarified by the MAAP-MELCOR Crosswalk, cannot be resolved with existing experimental data and knowledge. Once coolant is lost from the BWR core for some time, the following scenario can be divided symbolically into TMI-2 Like Path and Continuous Drainage Path. Main uncertainties for this branching point are summarized as two questions: How is gas permeability of high-temperature degraded core approaching fuel melting ? (Q1). How is downward relocation of hot core materials before fuel melting and its effect on structure heating? (Q2). To address these questions, the core-material melting and relocation experiments were conducted. In the CMMR-4 test, useful information on core state just before slumping was obtained. Presence of macroscopic gas permeability of the core approaching ceramic fuel melting was confirmed (A1) and the fuel columns stayed standing suggesting that collapse of fuel columns, which is likely in the reactor condition, would not allow effective relocation of the hottest fuel away to the bottom of the core thereby limiting the core maximum temperature and significantly heating the support structures (A2).