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Preliminary deformation analysis of the reactor vessel due to core debris accumulation onto the reactor vessel bottom for sodium-cooled fast reactor

ナトリウム冷却高速炉のコアキャッチャースカート部へのデブリの堆積による原子炉容器の変形に関する予備解析

小野田 雄一 ; 山野 秀将   

Onoda, Yuichi; Yamano, Hidemasa

原子力機構におけるナトリウム冷却高速炉の設計では、シビアアクシデントが生じた場合に、さまざまな設計対策により損傷炉心物質を原子炉容器内で安定的に冷却する方針(炉容器内保持: IVR)をとっている。IVRに失敗する可能性は非常に低いものの、確率論的リスク評価の研究では、IVRの失敗を含むさまざまなシナリオの検討が必要となる。そこで本研究では、原子炉容器内におけるデブリの安定冷却に関わる事象スペクトルを幅広く検討するため、コアキャッチャーのスカート部にデブリが堆積する場合の原子炉容器の変形・破損挙動を、構造解析コードFNAS-STARを用いて数値的に解析した。原子炉容器の破損条件を調査する観点から、出力密度の異なる2ケースの解析を実施した。今回の想定条件下における高出力密度のケースでは、原子炉容器の温度が約1100$$^{circ}$$Cに達すると原子炉容器が大幅に変形し、その破損判断基準に到達した。

In Japan, sodium-cooled fast reactor design takes In-Vessel Retention (IVR) strategy to stably cool damaged core materials in the reactor vessel during a severe accident with various design measures. Although a possibility to fail IVR is extremely low, a probabilistic risk assessment study needs a wide variety of scenarios including the IVR failure. Therefore, in order to study a wide range of event spectra related to stable cooling of debris in the reactor vessel, this study numerically investigated the deformation and failure behavior of the reactor vessel due to the debris deposited onto the skirt of the core catcher using the FINAS-STAR structural analysis code. The analyses are conducted in two cases of power density with the aim of investigating failure conditions of the bottom of the reactor vessel. Reactor vessel deforms significantly when the temperature reaches about 1100 $$^{circ}$$C and the reactor vessel reaches the failure criteria in high-power-density case.

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