Fundamental research program on zircalloy with accident tolerance

事故耐性を兼ね備えたジルカロイに関する基礎研究プログラム

Mohamad, A. B. ; 相馬 康孝   ; 根本 義之  ; 阿部 陽介  ; 井岡 郁夫  ; 佐藤 智徳  ; 石島 暖大 ; 三輪 周平  ; 中島 邦久  ; 加治 芳行  ; 山下 真一郎   ; 逢坂 正彦  

Mohamad, A. B.; Soma, Yasutaka; Nemoto, Yoshiyuki; Abe, Yosuke; Ioka, Ikuo; Sato, Tomonori; Ishijima, Yasuhiro; Miwa, Shuhei; Nakajima, Kunihisa; Kaji, Yoshiyuki; Yamashita, Shinichiro; Osaka, Masahiko

日本原子力研究開発機構(以下、JAEA)では、2019年に事故耐性を兼ね備えたジルカロイに関する基礎研究を立ち上げ取り組んできている。基礎研究を実施する主目的は、長期の通常運転時、冷却水喪失事故(以下、LOCA)時、設計基準外事象(以下、B-DBA)時、過酷事故(以下、SA)時におけるジルカロイ挙動の理解を深化させること、そして国内メーカで開発されているクロムコーティングジルカロイの実装を支援すること、である。JAEAはまた、通常運転時、LOCA時、B-DBA時、SA時における事故耐性コーティングジルカロイの挙動理解に必要な基礎技術開発も行っている。例えば、通常運転条件を模擬するために軽水炉の冷却条件を組合わせたイオン照射試験技術を開発している。また、被覆管の破断やバル―ニングを詳細に理解するために、LOCA試験で得られた結果を機械学習に取り込んだ解析等もしている。さらには、高温酸化試験のような分離効果試験なども実施している。加えて、B-DBAやSA時の核分裂生成ガスの放出についても研究プログラムに含まれている。将来的には、これらの基礎技術を用いて得られた研究結果は、統合されて燃料ふるまい解析コードに導入されることによって原子炉の運転条件下での燃料ふるまいの予測に用いられる。

Japan Atomic Energy Agency (JAEA) has launched fundamental researches on zircalloy with accident tolerance since 2019. The main purposes of the fundamental researches are to deepen the understanding of the zircalloy behavior under long-term normal operation or Loss of Coolant Accident (LOCA), beyond design basis accident (B-DBA) and severe accident (SA) conditions, and to support the implementation of Cr-coated zircalloy which is being developed by Japanese vendor. JAEA has also been conducted basic technology developments which is necessary for the understanding of the behavior of accident tolerant coated-zircalloy under normal operation, LOCA, B-DBA and SA conditions. For example, the ion irradiation technique combined with light water reactor (LWR) coolant conditions is being developed to simulate the normal operation condition. In addition, to understand LOCA phenomena, the results obtained from the LOCA test are implemented in the machine learning to understand in more detail the cladding fracture and ballooning. Furthermore, a separate effect test, such as the high temperature oxidation test, is also carried out. The fission product release during the B-DBA and SA are also included in the research program. The research results obtained by using these basic technologies will be integrated and implemented into the fuel performance analysis code to predict the fuel performance under reactor operating conditions.