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Study on eutectic melting behavior of control rod materials in severe accidents of sodium-cooled fast reactors, 4; Analyzing Eutectic Melting and Relocation Dynamics in B$$_{4}$$C-stainless steel using the Moving Particle Semi-Implicit (MPS) Method

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時の制御棒材の共晶溶融挙動に関する研究,4; MPS法を用いた炭化ホウ素とステンレス鋼の共晶溶融及び再配置の解析

Ahmed, Z.*; Wu, S.*; Pellegrini, M.*; 岡本 孝司*; Sharma, A.*; 山野 秀将   

Ahmed, Z.*; Wu, S.*; Pellegrini, M.*; Okamoto, Koji*; Sharma, A.*; Yamano, Hidemasa

本解析では、いったん共晶反応が起こると、ステンレス鋼(SS)へボロンが拡散していくことを示す。単価ホウ素(B$$_{4}$$C)とSSの界面で溶融が開始し、融体はSS被覆管を伝って流下する。また、昇温するにつれて、融体内のボロン濃度が上昇することがわかった。炉心内のB$$_{4}$$C侵入の効果を理解するため、更新されたMPS法によって、共晶反応モデルの計算能力がシビアアクシデントを模擬した制御棒の共晶反応及びその後の再配置を効果的に解析できることを示した。

The analysis show that once eutectic reaction occurs, the boron diffuses into the stainless steel (SS) wall. Melting initiates at the B$$_{4}$$C and SS interface, with melt flow following SS cladding penetration. Also, we observed that as temperature rises, a proportional increase in the boron concentration within the melt. The updated MPS method indicated a computational capability of the eutectic reaction model used to effectively analyze control rod eutectic reactions, simulating severe accidents, and its subsequent relocation to understand the effect of B$$_{4}$$C ingress into the core.

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