Evaluation of thermal expansion reactivity feedback effect in water-moderated fuel-particle-dispersion system

水減速燃料粒子分散体系における熱膨張反応度フィードバック効果の評価

福田 航大 

Fukuda, Kodai

水減速燃料粒子分散体系(例:燃料デブリ体系)における熱膨張フィードバックが即発超臨界時の出力ピーク値や放出エネルギーに与える影響を定量的に明らかにすることを目的とした解析を行った。熱膨張を考慮する場合/しない場合の燃料温度反応度係数を仮想的な体系に対して計算し、Nordeheim-Fuchモデルを用いた評価を行った。その結果、熱膨張の影響を無視することで出力ピーク値や放出エネルギーに数十パーセントの誤差が生じうることが明らかとなった。この誤差は臨界事故解析の多くの場面では問題となる大きさではないものの、解析の目的によっては(例えば、事故後の被ばく量やRI放出量の検証のため精度よく結果を得たい場合)熱膨張反応度フィードバックの影響を考慮すべきであることが示された。

Brief evaluations were performed using the N-F model to quantitatively clarify the effect of thermal expansion on the consequences of criticality accidents in the water-moderated fuel-particle-dispersion system. The analysis clarified that ignoring thermal expansion can lead to underestimation or overestimation of the consequences by several tens of percent. It is concluded that evaluators can ignore the thermal expansion when they evaluate the consequences of the prompt supercritical transient in water-moderated solid fuel-dispersion systems, such as fuel debris systems. Only the Doppler effect can be considered when the fuel-temperature-feedback coefficient is prepared. However, depending on the required accuracy, the evaluators should take care of the error caused by ignoring thermal expansion.