Development of evaluation method for core deformation reactivity feedback in sodium-cooled fast reactor by coupled analysis approach

連成解析によるナトリウム冷却高速炉における炉心変形反応度フィードバック評価手法の開発

堂田 哲広  ; 上羽 智之 ; 横山 賢治   ; 根本 俊行*; 田中 正暁  

Doda, Norihiro; Uwaba, Tomoyuki; Yokoyama, Kenji; Nemoto, Toshiyuki*; Tanaka, Masaaki

ナトリウム冷却高速炉では、炉心温度上昇時に炉心燃料集合体の熱変形によって反応度フィードバックが生じる。この炉心変形反応度を固有の安全特性として活用し、安全評価における炉心設計の過度の保守性を排除するため、核動特性、熱流動、炉心構造変形の連成解析により評価する手法を開発した。米国高速実験炉EBR-IIの冷却材喪失時炉停止失敗事象模擬試験の解析を実施した。解析結果から、炉心変形反応度が負のフィードバック効果を持つこと、変形反応度の要因として燃料の移動に加えて、燃料周辺の反射体の移動も影響することが示され、連成解析による炉心変形反応度評価手法の有用性を確認した。

In sodium-cooled fast reactors, reactivity feedback is generated by thermal deformation of the core fuel assembly during core temperature rise. To utilize the core deformation reactivity as an inherent safety characteristic and to eliminate excessive conservativeness of core design in the safety evaluation, an evaluation method by coupling analyses of neutronics, thermal-hydraulics, and structural deformation has been developed. An experiment of unprotected loss-of-flow event in the experimental fast breeder reactor EBR-II was analyzed. The analysis results show that the core deformation reactivity has a negative feedback effect, and that the deformation reactivity is affected not only by the fuel movement but also by the movement of reflectors around the fuel. As a result, the availability of the evaluation method for core deformation reactivity feedback by coupled analysis approach is confirmed.