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Structural analysis of a reactor vessel in a sodium-cooled fast reactor under extremely high temperature conditions

超高温時におけるナトリウム冷却高速炉の原子炉容器の構造解析

山野 秀将   ; 二神 敏  ; 安藤 勝訓 

Yamano, Hidemasa; Futagami, Satoshi; Ando, Masanori

本研究では、多目的有限要素解析コードFINAS/STARを用いて、ループ型ナトリウム冷却高速炉の原子炉容器の詳細構造解析を実施し、超高温時における変形挙動を理解するとともに、破損への影響を緩和するのに注目すべき部位を同定することを目的としている。解析では、減圧を仮定し、原子炉容器を通常運転状態からナトリウム沸点まで20時間かけて加熱させた。本解析により、発生応力は有意ではなく、破損判定基準を十分に下回ることが示された。構造破損緩和の観点で、原子炉容器上部銅が重要な部位として同定された。原子炉容器は最終的には16cmも下方に変形するも、破損には至らなかった。この効果は長期にわたり原子炉容器ナトリウム液位を維持することができ、それにより、原子炉容器のレジリエンス向上につながる。

This study has conducted a detailed structural analysis of a reactor vessel (RV) in a loop-type sodium-cooled fast reactor using a general-purpose finite element analysis code, FINAS/STAR, to understand its deformation behavior under extremely high temperature conditions and to identify the areas which should be focused to mitigate impacts of failure. The RV was heated from the normal operation condition to the sodium boiling temperature in the upper sodium plenum during 20 hours assuming depressurization. The analysis has revealed less significant stress and strain which were sufficiently lower than failure criteria. The upper body of RV was identified as the important area in terms of mitigation of structural failure. The RV was eventually deformed downward about 16 cm, resulting in no failure. This effect contributes to maintaining RV sodium level in a long term, thereby enhancing the RV resilience.

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