Data report of ROSA/LSTF experiment SB-SL-01; Main steam line break accident

ROSA/LSTF実験SB-SL-01データレポート; 主蒸気管破断事故

竹田 武司 

Takeda, Takeshi

ROSA-IV計画において、大型非定常実験装置(LSTF)を用いた実験(実験番号: SB-SL-01)が1990年3月27日に行われた。ROSA/LSTFSB-SL-01実験では、加圧水型原子炉(PWR)の主蒸気管破断(MSLB)事故を模擬した。このとき、両ループの蒸気発生器(SG)二次側への補助給水(AFW)とともに、非常用炉心冷却系である高圧注入(HPI)系から両ループの低温側配管内への冷却材注入を仮定した。MSLBにより、破断ループのSGは急減圧し、破断ループのSG二次側広域水位は低下した。しかし、破断ループのSG二次側へのAFWにより、破断ループのSG二次側広域水位は回復した。一次系圧力は、MSLB直後一時的に若干低下したが、SG主蒸気隔離弁の閉止に従い16.1MPaまで上昇した。一次系圧力が10MPa以下に低下した数分後、HPI系から両ループの低温側配管内へ冷却材を手動注入した。一次系圧力は、HPI系からの冷却材注入により上昇したが、加圧器逃し弁の開放により16.2MPa以下に維持された。実験中、炉心はサブクール水で満たされた。健全ループでは、流れが停滞し、HPI系からの冷却材注入時に低温側配管での温度成層が観察された。一方、破断ループでは、顕著な自然循環が継続した。HPI系からの冷却材の連続注入による継続的な炉心冷却を確認して実験を終了した。取得した実験データは、PWRのMSLBを伴う多重故障事故時の回復操作および手順の検討に役立てることができる。本報告書は、ROSA/LSTFSB-SL-01実験の手順、条件および実験で観察された主な結果をまとめたものである。

An experiment denoted as SB-SL-01 was conducted on March 27, 1990 using the Large Scale Test Facility (LSTF) in the Rig of Safety Assessment-IV (ROSA-IV) Program. The ROSA/LSTF experiment SB-SL-01 simulated a main steam line break (MSLB) accident in a pressurized water reactor (PWR). The test assumptions were made such as auxiliary feedwater (AFW) injection into secondary-side of both steam generators (SGs) and coolant injection from high pressure injection (HPI) system of emergency core cooling system into cold legs in both loops. The MSLB led to a fast depressurization of broken SG, which caused a decrease in the broken SG secondary-side wide-range liquid level. The broken SG secondary-side wide-range liquid level recovered because of the AFW injection into the broken SG secondary-side. The primary pressure temporarily decreased a little just after the MSLB, and increased up to 16.1 MPa following the closure of the SG main steam isolation valves. Coolant was manually injected from the HPI system into cold legs in both loops a few minutes after the primary pressure reduced to below 10 MPa. The primary pressure raised due to the HPI coolant injection, but was kept at less than 16.2 MPa by fully opening a power-operated relief valve of pressurizer. The core was filled with subcooled liquid through the experiment. Thermal stratification was seen in intact loop cold leg during the HPI coolant injection owing to the flow stagnation. On the other hand, significant natural circulation prevailed in broken loop. When the continuous core cooling was ensured by the successive coolant injection from the HPI system, the experiment was terminated. The experimental data obtained would be useful to consider recovery actions and procedures in the multiple fault accident with the MSLB of PWR. This report summarizes the test procedures, conditions, and major observations in the ROSA/LSTF experiment SB-SL-01.