福島第一原子力発電所RPV損傷状況及び燃料デブリのPCV内移行挙動等の推定,8; MPS法によるRPV下部構造領域における炉心物質移行挙動解析

Estimation of RPV damage and fuel debris relocation behavior in the PCV at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, 8; Numerical simulation of core material relocation behavior in the RPV lower head region

Li, X. ; 山路 哲史*; 佐藤 一憲*; 山下 拓哉  

Li, X.; Yamaji, Akifumi*; Sato, Ikken*; Yamashita, Takuya

本研究は、ラグランジュ手法の一つであるMPS法(Moving ParticleSemi-implicit)を用いて、福島第一原子力発電所2号機の貫通部(制御棒駆動機構(CRD)ハウジング)を含むRPV下部ヘッド領域からの炉心物質移行挙動について解析した結果を報告する。解析体系は二次元とし、RPV中心部の構造を模擬した。模擬した構造には、CRDハウジング(簡略化した内部構造含む)、RPV底部、保温層が含まれる。初期温度分布と境界条件については、2号機の事故進展解析とRPV下部ヘッドの熱流動解析の結果を参照した(同シリーズ発表(2)、(5)、および(7))。解析結果は、RPV下部ヘッドが大規模に破損する前に、CRDハウジングが局所的に共晶温度に達したことで、溶融により金属溶融物がRPV下部ヘッド領域から流出する可能性があることを示した。この結果は、事故進展解析および2号機格納容器内部調査の結果と整合する。

This study presents a numerical evaluation of possible core material discharge behavior from the RPV lower head region including the penetrations (Control Rod Drive (CRD) Housing) in 1F Unit-2 with Lagrangian-based MPS method. Two-dimensional geometry is established to model CRD housing with simplified inner structures in the center of RPV, with surrounding RPV walls and RPV insulation below. The initial temperature distribution/boundary conditions referenced the results from accident progression and global RPV CFD analysis (Series presentations (2), (5), and (7)). The results show that local CRD housing melting assumed at 15%Zr-85%Fe eutectic temperature (1523 K) before global RPV failure could result in melt discharge into the pedestal, which is consistent with the accident progression analysis and plant internal investigation results.