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軽水型動力炉の非常用炉心冷却系の性能評価指針の技術的根拠と高燃焼度燃料への適用性

Technical basis of ECCS acceptance criteria for light-water reactors and applicability to high burnup fuel

永瀬 文久; 成川 隆文 ; 天谷 政樹

Nagase, Fumihisa; Narukawa, Takafumi; Amaya, Masaki

軽水炉においては、冷却系配管破断等による冷却材喪失事故(LOCA)時にも炉心の冷却可能な形状を維持し放射性核分裂生成物の周辺への放出を抑制するために、非常用炉心冷却系(ECCS)が設置されている。ECCSの設計上の機能及び性能を評価し、評価結果が十分な安全余裕を有することを確認するために、「軽水型動力炉の非常用炉心冷却系の性能評価指針」が定められている。同指針に規定されている基準は1975年に定められた後、1981年に当時の最新知見を参考に見直しが行われている。その後、軽水炉においては燃料の高燃焼度化及びそれに必要な被覆管材料の改良や設計変更が進められたが、それに対応した指針の見直しは行われていない。一方、高燃焼度燃料のLOCA時挙動や高燃焼度燃料への現行指針の適用性に関する多くの技術的な知見が取得されてきている。本報告においては、我が国における指針の制定経緯及び技術的根拠を確認しつつ、国内外におけるLOCA時燃料挙動に係る最新の技術的知見を取りまとめる。また、同指針を高燃焼度燃料に適用することの妥当性に関する見解を述べる。

Each light-water reactor (LWR) is equipped with the Emergency Core Cooling System (ECCS) to maintain the coolability of the reactor core and to suppress the release of radioactive fission products to the environment even in a loss-of-coolant accident (LOCA) caused by breaks in the reactor coolant pressure boundary. The acceptance criteria for ECCS have been established in order to evaluate the ECCS performance and confirm the sufficient safety margin in the evaluation. The limits defined in the criteria were determined in 1975 and reviewed based on state-of-the-art knowledge in 1981. Though the fuel burnup extension and necessary improvements of cladding materials and fuel design have been conducted, the criteria have not been reviewed since then. Meanwhile, much technical knowledge has been accumulated regarding the behavior of high-burnup fuel during LOCAs and the applicability of the criteria to the high-burnup fuel. This report provides a comprehensive review of the history and technical bases of the current criteria and summarizes state-of-the-art technical findings regarding the fuel behavior during LOCAs. The applicability of the current criteria to the high-burnup fuel is also discussed.

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