Data report of ROSA/LSTF experiment SB-PV-09; 1.9% pressure vessel top small break LOCA with SG depressurization and gas inflow

ROSA/LSTF実験SB-PV-09データレポート; ガスが流入する条件での1.9%圧力容器頂部小破断冷却材喪失事故時蒸気発生器減圧

竹田 武司 

Takeda, Takeshi

ROSA-V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-PV-09)が2005年11月17日に行われた。ROSA/LSTF SB-PV-09実験では、加圧水型原子炉(PWR)の1.9%圧力容器頂部小破断冷却材喪失事故を模擬した。このとき、非常用炉心冷却系(ECCS)である高圧注入系の全故障と蓄圧注入(ACC)タンクから一次系への非凝縮性ガス(窒素ガス)の流入を仮定した。実験では、上部ヘッドに形成される水位が破断流量に影響を与えることを見出した。アクシデントマネジメント(AM)策として、両ループの蒸気発生器(SG)逃し弁開放によるSG二次側減圧を炉心出口最高温度が623Kに到達した時点で開始した。SG二次側圧力が一次系圧力に低下するまで、このAM策は一次系減圧に対して有効とならなかった。一方、炉心出口温度の応答が遅くかつ緩慢であるため、模擬燃料棒の被覆管表面最高温度がLSTFの炉心保護のために予め決定した値(958K)を超えたとき、炉心出力は自動的に低下した。炉心出力の自動低下後、低温側配管内でのACC水と蒸気の凝縮により両ループのループシールクリアリング(LSC)が誘発された。LSC後、炉心水位が回復して炉心はクエンチした。ACCタンクから窒素ガスの流入開始後、一次系とSG二次側の圧力差が大きくなった。ECCSである低圧注入系の作動を通じた継続的な炉心冷却を確認後、実験を終了した。本報告書は、ROSA/LSTF SB-PV-09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-PV-09 was conducted on November 17, 2005 using the Large Scale Test Facility (LSTF) in the Rig of Safety Assessment-V (ROSA-V) Program. The ROSA/LSTF experiment SB-PV-09 simulated a 1.9% pressure vessel top small-break loss-of-coolant accident in a pressurized water reactor (PWR). The test assumptions included total failure of high pressure injection system and non-condensable gas (nitrogen gas) inflow to the primary system from accumulator (ACC) tanks of emergency core cooling system (ECCS). In the experiment, liquid level in the upper-head was found to control break flow rate. When maximum core exit temperature reached 623 K, steam generator (SG) secondary-side depressurization was initiated by fully opening the relief valves in both SGs as an accident management (AM) action. The AM action, however, was ineffective on the primary depressurization until the SG secondary-side pressure decreased to the primary pressure. Meanwhile, the core power was automatically reduced when maximum cladding surface temperature of simulated fuel rods exceeded the pre-determined value of 958 K to protect the LSTF core due to late and slow response of core exit temperature. After the automatic core power reduction, loop seal clearing (LSC) was induced in both loops by steam condensation on the ACC coolant injected into cold legs. The whole core was quenched because of core recovery after the LSC. After the ACC tanks started to discharge nitrogen gas, the pressure difference between the primary and SG secondary sides became larger. After the continuous core cooling was confirmed through the actuation of low pressure injection system of ECCS, the experiment was terminated. This report summarizes the test procedures, conditions, and major observations in the ROSA/LSTF experiment SB-PV-09.