先進ループ型ナトリウム冷却高速炉の炉心出口部における高サイクル熱疲労の防止に関する実験研究; 炉上部構造下部における温度変動の特徴と温度変動緩和方策

Experimental study on prevention of high cycle thermal fatigue at the core outlet of advanced sodium-cooled fast reactor; Characteristics of temperature fluctuations and countermeasures to mitigate temperature fluctuations at a bottom of upper internal structure

小林 順 ; 相澤 康介 ; 江連 俊樹 ; 長澤 一嘉*; 栗原 成計 ; 田中 正暁  

Kobayashi, Jun; Aizawa, Kosuke; Ezure, Toshiki; Nagasawa, Kazuyoshi*; Kurihara, Akikazu; Tanaka, Masaaki

先進ループ型ナトリウム冷却高速炉の設計研究が日本原子力研究開発機構で実施されてきた。炉心出口部では、燃料集合体からの高温ナトリウムが制御棒チャンネルや径ブランケット集合体からの低温ナトリウムと混合するために温度変動が生じる。この温度変動によって、炉心上部に位置する炉内構造物の底部周辺に高サイクルの熱疲労が引き起こされる可能性がある。このため、先進ループ型ナトリウム冷却炉の上部プレナムを1/3スケール60度セクタで模擬した試験体を使用した水実験を実施し、炉内構造物の下部で発生する大きな温度変動への対策を検討した。本報告では、炉内構造物下部で発生する温度変動を緩和させる対策構造の効果について確認するとともに、対策構造のRe数依存性や制御棒表面における温度変動の特徴など、得られた知見についてまとめた。

The design studies of an advanced loop-type sodium-cooled fast reactor (Advanced- SFR) have been carried out by the Japan Atomic Energy Agency (JAEA). At the core outlet, temperature fluctuations occur due to mixing of hot sodium from the fuel assembly with cold sodium from the control rod channels and radial blanket assembly. These temperature fluctuations may cause high cycle thermal fatigue around a bottom of Upper Internal Structure (UIS) located above the core. Therefore, we conducted a water experiment using a 1/3 scale 60 degree sector model that simulated the upper plenum of the advanced loop-type sodium-cooled reactor. And we proposed some countermeasures against large temperature fluctuations that occur at the bottom of the UIS. In this report, we have summarized that the effect of the countermeasure structure to mitigate the temperature fluctuation generated at the bottom of UIS is confirmed, and the Reynolds number dependency of the countermeasure structure and the characteristics of the temperature fluctuation on the control rod surface.