Effectiveness evaluation of the measures for improving resilience at ultra-high temperatures

超高温時のレジリエンス向上策の有効性評価

小野田 雄一 ; 西野 裕之  ; 栗坂 健一 ; 山野 秀将   

Onoda, Yuichi; Nishino, Hiroyuki; Kurisaka, Kenichi; Yamano, Hidemasa

ナトリウム冷却高速炉を対象として、設計想定を超える超高温によって破損や損傷が生じた場合でも、その拡大を抑制する技術を用いて原子炉構造のレジリエンスを向上させる対策を構築するとともに、その対策の有効性を評価した。超高温状態に至る事故進展に対して炉心損傷を防止するには、原子炉容器の加圧防止対策と炉心冷却対策の両方が必要となる。炉心冷却対策として、原子炉容器からの輻射熱伝達を促進しCV外面を自然対流により冷却する炉心冷却概念(CVACS)を構築した。事故進展の不確かさとレジリエンス向上策の成否について検討し、当該対策の有効性を評価する方法としてPRAを活用し、イベントツリーにおける分岐確率を評価して、炉心損傷頻度の低減効果を有効性評価の指標とする方法を構築した。CVACSによる炉心の冷却性を評価するとともに、構造解析及び人間信頼性評価の結果を反映して炉心冷却の成功確率を評価し、超高温に対するレジリエンス向上策の有効性を定量的に評価した。既存の対策に加えてレジリエンス向上策を講じることにより、LOHRSを起因として炉心損傷に至る頻度を従来の1/100程度に低減した。

We developed the measures for improving resilience of the sodium-cooled fast reactor structure using the failure mitigation technology and evaluated the effectiveness of the measures. To prevent core damage in the event of an accident progressing to an ultra-high temperature state, both measures to prevent overpressure in the reactor vessel and measures to cool the reactor core are required. As a core cooling measure, we developed a core cooling concept that promotes radiant heat transfer from the reactor vessel and cools the containment vessel outer surface by natural convection named Containment Vessel Auxiliary Cooling System (CVACS). We developed a method to use the reduction rate of core damage frequency as an indicator for effectiveness of the measures for improving resilience. The core damage frequency was evaluated by calculating the core cooling performance using CVACS, reflecting the results of structural analysis and human reliability analysis. By implementing measures for improving resilience in addition to existing measures, the core damage frequency of Japan loop-type sodium-cooled fast reactor caused by LOHRS has been reduced to about one-hundredth of the previous level.