Analysis of ex-vessel debris-pedestal structure interactions and debris cooling in Fukushima Daiichi Nuclear Power Station Unit-3

福島第一原子力発電所3号機における原子炉容器外(Ex-Vessel)燃料デブリとペデスタル構造の相互作用と冷却の解析

Li, X. ; 山路 哲史*; 佐藤 一憲 ; 古谷 正裕*; 大石 佑治*; 永江 勇二 

Li, X.; Yamaji, Akifumi*; Sato, Ikken; Furuya, Masahiro*; Oishi, Yuji*; Nagae, Yuji

福島第一原子力発電所(1F)の廃止措置の一環として燃料デブリの回収を容易にするために、損傷したユニットのペデスタル領域におけるデブリの詳細な分布と状態を把握する必要がある。1F3号機の場合、東京電力HDによる遠隔操作無人探査機のPCV内部調査により、台座部の堆積物の高さは最大2-3メートルであることが確認されている。以前の研究で行われた簡単な評価に続いて、この研究は、破片や構造物の自由表面に適用される放射熱伝達と対流蒸気冷却境界の詳細な評価に焦点を当てる。連続ガウス密度法に基づく表面積評価のために、補正係数が導入された。さまざまなデブリ分布,環境温度、および輻射放射率を使用した感度分析が実行された。結果は、ペデスタルのバックグラウンド温度が1300K未満の場合、再加熱フェーズ中にデブリの再溶融とペデスタル構造の溶融は予想されないことを示している。

To facilitate the fuel debris retrieval as part of the decommissioning of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (1F), it is necessary to grasp the in-depth debris distribution and status in the pedestal regions of the damaged units. For 1F Unit-3, it has been confirmed that the deposits in the pedestal region can be up to 2-3 meters high from the PCV internal investigations performed with remotely operated vehicles by TEPCO HD. This study will focus on the detailed evaluation of radiative heat transfer and convective vapor cooling boundaries applied on the free surfaces of debris and structures in the pedestal. Sensitivity analysis with different debris distributions, environment temperature, and emissivities was performed. The results show that remelting of debris and melting of pedestal structures are not expected during the re-heating phase if the pedestal background temperature is less than 1300 K.