Investigation of thermal expansion model for evaluation of core support plate reactivity in ATWS event

ATWSにおける炉心支持板反応度評価のための熱膨張モデルの検討

素都 益武 

Sotsu, Masutake

炉心支持板膨張反応度は、炉心支持板の膨張に起因して炉心が径方向に膨張することによる負の反応度であり、除熱源喪失時の炉停止失敗事象(ULOHS)の終息に重要な役割を果たす。従来、炉心支持板の膨張には、支持板の膨張のみを考慮しているが、詳細にみると原子炉容器内の温度分布によって部位ごとに膨張の度合いが異なるため、支持板膨張による炉心の径方向膨張が妨げられる可能性も否定できない。本論文では、原子炉容器の三次元モデルの熱膨張の詳細解析により、熱膨張モデルの妥当性を確認した。その結果、炉心槽の一部はその外側の上部支持構造によって膨張が妨げられるが、炉心槽の上部にある炉心支持枠では膨張は制約されない、すなわち、炉心の膨張は制約されないことを確認した。

Thermal expansion behavior was investigated for evaluation of the core support plate expansion reactivity in the Unprotected Loss of Heat Sink reactor trip failure event. A possibility of mechanical restraint was investigated in thermal expansion of the core structure for the prototype fast breeder reactor Monju. The reactor core expansion was simulated in a three-dimensional finite element analysis model of the reactor vessel considering detailed temperature distribution of the sodium coolant based on the thermal-hydraulic analysis result of the whole core model. It was found that the thermal expansion of the core was not restrained in the ULOHS evert, although part of the core structure is mechanically restrained.