Development of analysis methods for SFR severe accidents in JAEA and assessment of applicability to safety analysis

JAEAにおけるナトリウム冷却高速炉過酷事故解析手法の開発と安全解析への適用性評価

飛田 吉春; 田上 浩孝 ; 石田 真也  ; 小野田 雄一 ; 曽我部 丞司 ; 岡野 靖

Tobita, Yoshiharu; Tagami, Hirotaka; Ishida, Shinya; Onoda, Yuichi; Sogabe, Joji; Okano, Yasushi

高速炉の炉心は最大反応度配置ではないため、仮想的な炉心損傷事故が発生すると、炉心物質配置の変化により即発臨界に至る可能性があり、それに伴うエネルギー発生は高速炉安全上の課題の一つとなっており、事故で発生するエネルギーの影響を緩和・抑制するための適切な方策が求められている。これらの緩和策の効果を評価するため、高速炉のATWSにおける事象推移やエネルギー発生挙動を解析する一連の計算コードが、原子力機構の国際協力のもとで開発・整備・改良されてきた。事象推移を支配する重要な物理現象は、事故の進行に伴い変化するため、事故解析では事故全体をいくつかのフェーズに分け、各フェーズにおける事象推移を解析するための専用の解析手法を用意している。本稿では、これらの解析手法の構成と概要について述べる。これらの解析手法を我が国の許認可手続きにおける原子炉安全評価に適用する際の検証アプローチの代表例として、事故時のエネルギー発生を解析するうえで重要な炉心物質の移動と原子炉出力を解析するコードSIMMERの原子炉解析への適用性を確認する検証試験を紹介する。SIMMERコードの検証研究により、SIMMERの原子炉解析への適用性を確認するとともに、原子炉解析においてその不確かさの影響を確認すべき重要な現象が認識された。

Since the fast reactor core is not in the maximum reactivity configuration, a hypothetical core disruptive accident could lead to the prompt criticality due to a change in the core material configuration, and the resulting energy generation has been one of the issues in fast reactor safety, and therefore appropriate measures are needed to mitigate and contain the effect of energy generated in the accident. In order to assess the effectiveness of these mitigative measures, a set of computer codes to analyze the event progressions and energy generation behavior in the ATWS of fast reactors have been developed, maintained, and improved under international collaboration in JAEA. Since the important physical phenomena, which govern the event progression, vary along with the progression of the accident, the whole accident process is divided into several phases in the analysis of accident, and dedicated analysis methods for each phase are provided to analyze the event progression in each phase. The organization and overview of these analysis methods are described in this paper. As a representative example of the validation approaches in applying these analysis methods to the reactor safety assessment in licensing procedure in Japan, the validation studies to confirm the applicability to reactor analysis of the SIMMER code for analyzing core material movement and reactor power, which is important to analyze the energy generation in the accident, are presented in the paper. The validation studies of the SIMMER code confirmed the applicability of SIMMER to the reactor analysis, while the critical phenomena that the effect of their uncertainty in the reactor analysis should be checked were also recognized.