Data report of ROSA/LSTF experiment SB-PV-03; 0.2% pressure vessel bottom break LOCA with SG depressurization and gas inflow
ROSA/LSTF実験SB-PV-03データレポート; ガスが流入する条件での0.2%圧力容器底部小破断冷却材喪失事故時蒸気発生器減圧
竹田 武司 
Takeda, Takeshi
ROSA-V計画において、大型非定常実験装置(LSTF)を用いた実験(実験番号:SB-PV-03)が2002年11月19日に行われた。ROSA/LSTFSB-PV-03実験では、加圧水型原子炉(PWR)の0.2%圧力容器底部小破断冷却材喪失事故を模擬した。このとき、非常用炉心冷却系(ECCS)である高圧注入系の全故障とともに、蓄圧注入(ACC)タンクから一次系への非凝縮性ガス(窒素ガス)の流入を仮定した。また、アクシデントマネジメント(AM)策として両蒸気発生器(SG)二次側減圧を安全注入設備信号発信後10分に一次系減圧率55K/hを目標として開始し、その後継続した。さらに、AM策から少し遅れて両SG二次側への30分間の補助給水を開始した。ACCタンクから一次系への窒素ガスの流入開始まで、AM策は一次系減圧に対して有効であった。ACC系から両低温側配管への間欠的な冷却材注入により、炉心水位は振動しながら回復した。このため、炉心水位は小さな低下にとどまった。窒素ガスの流入後、一次系とSG二次側の圧力差が大きくなった。窒素ガス流入下におけるSG伝熱管でのリフラックス凝縮時に、ボイルオフによる炉心露出が生じた。模擬燃料棒の被覆管表面最高温度がLSTFの炉心保護のために予め決定した値(908K)を超えたとき、炉心出力は自動的に低下した。炉心出力の自動低下後、ECCSである低圧注入(LPI)系から両低温側配管への冷却材注入により、全炉心はクエンチした。LPI系の作動を通じた継続的な炉心冷却を確認後、実験を終了した。本報告書は、ROSA/LSTFSB-PV-03実験の手順、条件および実験で観察された主な結果をまとめたものである。
An experiment denoted as SB-PV-03 was conducted on November 19, 2002 using the Large Scale Test Facility (LSTF) in the Rig of Safety Assessment-V (ROSA-V) Program. The ROSA/LSTF experiment SB-PV-03 simulated a 0.2% pressure vessel bottom small-break loss-of-coolant accident in a pressurized water reactor (PWR). The test assumptions included total failure of high pressure injection system of emergency core cooling system (ECCS) and noncondensable gas (nitrogen gas) inflow to the primary system from accumulator (ACC) tanks of ECCS. Secondary-side depressurization of both steam generators (SGs) as an accident management (AM) action to achieve the depressurization rate of 55 K/h in the primary system was initiated 10 min after the generation of a safety injection signal, and continued afterwards. Auxiliary feedwater injection into the secondary-side of both SGs was started for 30 min with some delay after the onset of the AM action. The AM action was effective on the primary depressurization until the ACC tanks began to discharge nitrogen gas into the primary system. The core liquid level recovered in oscillative manner because of intermittent coolant injection from the ACC system into both cold legs. Therefore, the core liquid level remained at a small drop. The pressure difference between the primary and SG secondary sides became larger after nitrogen gas ingress. Core uncovery occurred by core boil-off during reflux condensation in the SG U-tubes under nitrogen gas influx. When the maximum cladding surface temperature of simulated fuel rods exceeded the pre-determined value of 908 K, the core power was automatically reduced to protect the LSTF core. After the automatic core power reduction, coolant injection from low pressure injection (LPI) system of ECCS into both cold legs led to the whole core quench. After the continuous core cooling was confirmed through the actuation of the LPI system, the experiment was terminated.