Power profile analysis of criticality accidents involving fissile solution boiling with considering evaporation

核分裂性溶液の沸騰を伴う臨界事故における溶液蒸発を考慮した出力挙動解析

渡邉 友章  ; 山根 祐一  

Watanabe, Tomoaki; Yamane, Yuichi

核分裂性溶液の沸騰を伴う臨界事故では、沸騰中に比較的高い核分裂出力が継続するため、放出される総核分裂エネルギーが高くなる傾向がある。このような場合において総核分裂エネルギーを推定するためには、沸騰中の核分裂出力変化を正確に模擬することが必要不可欠と考えられる。沸騰時の核分裂出力は、核分裂性物質の濃度や溶液の蒸発に伴う体積によって変化する。本研究では、長時間の沸騰における核分裂生成物濃度と体積の変化が総核分裂エネルギー推定に与える影響を調査した。改良準定常法に核分裂性溶液の蒸発を計算するモデルを導入し、沸騰中の出力変化を模擬した。3つのCRAC実験と1959年のIdaho Chemical Processing Plant(ICPP)臨界事故を解析した。その結果、沸騰時の濃度と体積変化を考慮して得られたエネルギー計算値は、エネルギー測定値をよく再現した。

The total fission energy released in a criticality accident involving fissile solution boiling tends to be high because the relatively high fission power continues during boiling. Simulating fission power change correctly during boiling seems essential to estimate the total fission energy. Fission power during boiling changes depending on fissile concentration and volume as the solution evaporates. In this study, we investigated the effect of concentration and volume change on estimated total fission energy for a long time of boiling. We introduced a model calculating the evaporation of fissile solution into the modified quasi-steady-state method to simulate power change during boiling. Three CRAC experiments and the Idaho Chemical Processing Plant (ICPP) criticality accident in 1959 were analyzed. As a result, the calculated energy considering concentration and volume change during boiling reproduced the measured energy well.