An Investigation of the microstructure and phase composition of the Zr bearing metallic debris in a bypass channel of a BWR fuel after the exothermic reaction in the CLADS-MADE-04 test

Pshenichnikov, A. ; 倉田 正輝 ; 永江 勇二 

Pshenichnikov, A.; Kurata, Masaki; Nagae, Yuji

CLADS-MADE-04は、下部コア領域での溶融伝播挙動の理解を目的としたシリーズの次のテストである。この寄稿では、電子プローブ マイクロアナライザー(EPMA)によって調査された金属破片の微細構造を含む試験後分析の最近の結果について説明する。テスト中、制御棒ブレードの溶融は、比較的ゆっくりと(数cm/分)急激な強い熱放出の波で発生し、最も高温の領域から、劣化しつつある制御棒ブレードとチャネルボックスに沿って下方に広がり、ジルカロイ-4で作られた壁を消費した。サンプル支持板にも大きな損傷が発生した。このような金属リッチ破片の微細構造の調査により、強化された局所コア劣化のメカニズムを理解できるようになる。EPMAによる相同定を徹底した上で、放熱性が高く周囲への拡散の可能性があることを確認する必要がある。Fe-B共晶デブリとZr-Fe共晶デブリの違いについて概説する。これは、下部炉心プレートのメルトスルーと、下部プレナムへのZr-Fe溶融材料の進行の可能性を理解するために特に重要である。

The CLADS-MADE-04 is the next test in the series aiming at understanding of the melt propagation behaviour in the lower core region. In this contribution, recent results of the post-test analysis including microstructure of metallic debris investigated by Electron Probe Micro Analyzer (EPMA) are discussed. During the test, melting of the control blade happened with sudden wave of strong heat release relatively slowly (several cm/min) spread from the hottest area downwards along the degrading control blade and channel box consuming the walls made of Zircaloy-4. A significant damage happened with the sample supporting plate as well. The investigation of microstructure of such metallic debris would allow understanding of a mechanism of enhanced local core degradation. The nature of strong heat release and possibility of spreading to the surrounding materials is to be confirmed after thorough phase identification by EPMA. The difference between Fe-B eutectic debris and Zr-Fe eutectic debris will be outlined. It is especially important for understanding of the lower core plate melt-through and a possibility of a Zr-Fe molten material progression into the lower plenum.