Planning of the debris-simulated critical experiments on the new STACY

新STACYでの燃料デブリ模擬臨界実験の計画について

郡司 智  ; 荒木 祥平   ; 新垣 優; 井澤 一彦 ; 須山 賢也

Gunji, Satoshi; Araki, Shohei; Arakaki, Yu; Izawa, Kazuhiko; Suyama, Kenya

原子力機構は、東京電力福島第一原子力発電所の事故で発生した燃料デブリの臨界特性の解析結果を検証するために、STACYと呼ばれる臨界集合体を溶液体系から軽水減速非均質体系に更新している。燃料デブリの組成や特性を実験的に模擬するために、特定の中性子減速条件を作る格子板や、棒状のコンクリートやステンレス鋼材を複数用意する予定である。これらの装置や材料を用いて、燃料デブリの臨界特性を評価する実験が予定されている。この一連のSTACY実験では、燃料デブリを模擬した試料の反応度測定、コンクリートやステンレス鋼などの構造材を含む炉心構成の臨界量測定、それらの配置が不均一になった場合の臨界量変化などが含まれている。さらに、燃料デブリの落下を静的に模擬した2つの分割炉心実験と、部分的に異なる中性子減速条件での未臨界測定実験などを予定している。これらの実験計画は、いくつかの実験的制約を考慮して検討された。本論文では、これらの実験のスケジュール、最適化された炉心構成の計算結果、及び各実験で期待される結果について示す。

JAEA has been modifying a critical assembly called STACY from a solution system to a light-water moderated heterogeneous system to validate computation results of criticality characteristics of fuel debris generated in the accident at TEPCO's Fukushima Daiichi Nuclear Power Station. To experimentally simulate the composition and characteristics of fuel debris, we will prepare several grid plates which make particular neutron moderation conditions and a number of rod-shaped concrete and stainless-steel materials. Experiments to evaluate fuel debris's criticality characteristics are scheduled using these devices and materials. This series of STACY experiments are planned to measure the reactivity of fuel debris-simulated samples, measure the critical mass of core configurations containing structural materials such as concrete and stainless steels, and the change in critical mass when their arrangement becomes non-uniform. Furthermore, two divided cores experiments are scheduled that statically simulate fuel debris falling, and also scheduled that subcriticality measurement experiments with partially different neutron moderation conditions. The experimental plans have been considered taking into account some experimental constraints. This paper shows the schedule of these experiments, as well as the computation results of the optimized core configurations and expected results for each experiment.