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Preliminary application of eutectic reaction model on boron carbide and stainless steel to severe accident simulation of sodium-cooled fast reactors

ナトリウム冷却高速炉のシビアアクシデントシミュレーションへの炭化ホウ素とステンレス鋼の共晶反応モデルの予備的な適用

山野 秀将   ; 守田 幸路*

Yamano, Hidemasa; Morita, Koji*

ナトリウム冷却高速炉(SFR)のシビアアクシデント(SA)シミュレーションのため、炭化ホウ素(B$$_{4}$$C)とステンレス鋼(SS)の共晶反応モデルを開発し、SAシミュレーションコードSIMMER-III/IVに組み込んだ。共晶反応モデルを含むSIMMER-IVの実機適用性を確認するため、本研究では、新規に開発した物理モデルを含むこのコードを日本で設計された大型SFRのSAシミュレーションに予備的に適用した。本シミュレーションにより、共晶反応は、隣接燃料集合体から流入する固体燃料粒子と液体スティールの混合物によって溶融された被覆管の破損後に冷却材流路に放出された破損B$$_{4}$$Cペレットと液体スティールとの接触によって生じることが示された。その反応によって形成された液体共晶物質は制御棒集合体及び隣接集合体に留まった。この予備的なシミュレーションは、本計算時間内では、B$$_{4}$$C-SS共晶物質生成の拡散範囲が限られることを示した。

For a severe accident (SA) simulation of sodium-cooled fast reactors, a eutectic reaction model between boron carbide (B$$_{4}$$C) and stainless steel (SS) has been developed to be incorporated into the SA simulation codes: SIMMER-III/IV. To confirm the applicability of SIMMER-IV involving the eutectic reaction model to reactor simulations, this study has preliminarily applied this code with the newly developed physical model to a SA simulation of a large-scale SFR designed in Japan. The simulation results show that the eutectic reaction is caused by the contact between the liquid SS and the broken B$$_{4}$$C pellets which are released to the coolant channel after the failure of cladding which is melted by the mixture of liquid SS and fuel particles coming from the neighboring fuel assemblies. The liquid eutectic material formed by the reaction stayed in the control assembly and the neighboring fuel assemblies. This preliminary simulation shows that the spreading area of B$$_{4}$$C-SS eutectic formation is limited within this calculation time.

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