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報告書

高速増殖原型炉もんじゅ仮想的炉心崩壊事故解析(II) : SAS3D VENUS-PM2計算コードにおけるHCDA解析(5分冊)

石田 政義*; 遠藤 寛*; 青井 貞利*

PNC TN941 82-75VOL5, 89 Pages, 1982/03

PNC-TN941-82-75VOL5.pdf:4.07MB

高速増殖原型炉「もんじゅ」(定格熱出力714MW)の仮想的炉心崩壊事故(HCDA)時の炉心の核・熱挙動を,事故解析計算コードSAS3DおよびVENUS―PM2により評価した。本解析は,同解析1)に引続いて実施したもので,解析1)では炉心の反応度係数に核設計計算しミナル値を使用したのに対し,本解析では冷却材ボイド係数およびドップラー係数に,核計算不確かさを最大保守側に見込んだ値を使用した。HCDA起因事故事象としては,定格運転中の,外部電源喪失による炉心流量減少事故(LOF)および,制御棒連続引抜による反応度挿入事故(TOP)を,炉停止系作動失敗の想定のもとで解析した。炉心の燃焼状態は,零燃焼度の初装荷炉心初期(BOIC)および,平衡炉心(集合体取出平均燃焼度80MWD/kg)の燃焼初期(BOEC)および,燃焼末期(EOEC)の3状態である。TOP―HCDA解析結果は,解析1)の場合と,ほぼ同じで,炉出力トランジェットは高出力燃料集合体の燃料溶融破損によるFCI(溶融燃料と冷却材ナトリウムの熱的相互作用)発生による穏やかな出力上昇(定格出力の10倍以下)で特徴づけられ,このFCIに伴う炉心部からの燃料の流出(fuelsweepout)による負反応度により,炉心は未臨界となる。燃料破損(FCI)の起こる集合体数は,径方向出力ピーキンクが低く,FPガス効果のないBOICで一番多く,約26%の高出力燃料集合体で破損がある。平衡炉心では炉心中央部の約5%の集合体で破損が起こる。事故評価は,この後,局所破損炉心の事故後熱除去評価に引継がれる。LOF―HCDA事故シナリオは,炉心の軸方向膨脹による負反応度効果および,燃料スラッピング(冷却材ボイド化後の燃料ピンの崩れ)発生に際しての燃料ペレット内残留FPガスによる燃料分散(fueldispersal)効果(但し,BOICでは除く)が期待できる限り,炉出力は即発臨界反応度以下での過渡変化となり,事故は冷却材のボイド化した溶融炉心状態で遷移フェーズヘ移行する。LOF―HCDAが超即発臨界出力暴により機械的炉心崩壊フェーズヘ至るのは,上記の2つの反応度効果を無視した場合にのみ起こる。この点は,ノミナル反応度係数を保証した解析1)の場合と異なり,炉心崩壊フェーズヘ移行した要因には,上記2効果の否定の他に,保守側反応度係数の想定が

報告書

高速増殖原型炉もんじゅ仮想的炉心崩壊事故解析(II) : SAS3D VENUS-PM2計算コードにおけるHCDA解析(5分冊)

石田 政義*; 遠藤 寛*; 青井 貞利*

PNC TN941 82-75VOL1, 87 Pages, 1982/03

PNC-TN941-82-75VOL1.pdf:4.96MB

高速増殖原型炉「もんじゅ」(定格熱出力714MW)の仮想的炉心崩壊事故(HCDA)時の炉心の核・熱挙動を,事故解析計算コードSAS3DおよびVENUS―PM2により評価した。本解析は,同解析1)に引続いて実施したもので,解析1)では炉心の反応度係数に核設計計算しミナル値を使用したのに対し,本解析では冷却材ボイド係数およびドッブラー係数に,核計算不確かさを最大保守側に見込んだ値を使用した。HCDA起因事故事象としては,定格運転中の,外部電源喪失による炉心流量減少事故(LOF)および,制御棒連続引抜による反応度挿入事故(TOP)を,炉停止系作動失敗の想定のもとで解析した。炉心の燃焼状態は,零燃焼度の初装荷炉心初期(BOIC)および,平衡炉心(集合体取出平均燃焼度80MWD/kg)の燃焼初期(BOEC)および,燃焼末期(EOEC)の3状態である。TOP―HCDA解析結果は,解析1)の場合と,ほぼ同じで,炉出力トランジェットは高出力燃料集合体の燃料溶融破損によるFCI(溶融燃料と冷却材ナトリウムの熱的相互作用)発生による穏やかな出力上昇(定格出力の10倍以下)で特徴づけられ,このFCIに伴う炉心部からの燃料の流出(fuelsweepout)による負反応度により,炉心は未臨界となる。燃料破損(FCI)の起こる集合体数は,径方向出力ピーキンクか低く,FPガス効果のないBOICで一番多く,約26%の高出力燃料集合体で破損かある。平衡炉心では炉心中央部の約5%の集合体で破損か起こる。事故評価は,この後,局所破損炉心の事故後熱除去評価に引継がれる。LOF―HCDA事故シナリオは,炉心の軸方向膨脹による負反応度効果および,燃料スラッピンク(冷却材ボイド化後の燃料ピンの崩れ)発生に際しての燃料ペレット内残留FPガスによる燃料分散(fueldispersal)効果(但し,BOICでは除く)が期待できる限り,炉出力は即発臨界反応度以下での過渡変化となり,事故は冷却材のボイド化した溶融炉心状態で遷移フェーズヘ移行する。LOF―HCDAが超即発臨界出力暴により機械的炉心崩壊フェーズヘ至るのは,上記の2つの反応度効来を無視した場合にのみ起こる。この点は,ノミナル反応度係数を保証した解析1)の場合と異なり,炉心崩壊フェーズヘ移行した要因には,上記2効果の否定の他に,保守側反応度係数の想定

報告書

高速増殖原型炉もんじゅ仮想的炉心崩壊事故解析(I) : SAS3D計算コードによるHCDA解析(5分冊)

石田 政義*; 遠藤 寛*; 青井 貞利*

PNC TN941 82-74VOL5, 52 Pages, 1982/03

PNC-TN941-82-74VOL5.pdf:3.41MB

高速増殖原型炉「もんじゅ」(定格熱出力714MW)の仮想的炉心崩壊事故(HCDA)時の炉心の核・熱挙動を、事故解析計算コードSAS3Dにより評価した。HCDA起因事故事象としては、定格運転中の、外部電源喪失による炉心流量減少事故(LOF)および、制御棒連続引抜による反応度挿入事故(TOF)を、炉停止系作動失敗の想定のもとで解析した。炉心の燃焼状態は、零燃焼度の初装荷炉心初期(BOIC)および、平衡炉心(集合体取出平均燃焼度80MWD/kg)の燃焼初期(BOEC)および、燃焼末期(EOEC)の3状態である。また、解析では、炉心の諸反応度係数に核設計計算ノミナル値を使用した。TOP事故では、炉出力トランジェントは、高出力燃料集合体の燃料溶融破損によるFCI(溶融燃料と冷却材ナトリウムの熱的相互作用)発生に伴う反応度効果による穏やかな炉出力上昇(定格出力の高々5倍以下)で特徴づけられ、このFCIに伴う炉心部からの燃料の流出(fuel sweepout)による負反応度効果により、炉心は未臨界となる。燃料破損(FCI)の起こる集合体数は、径方向出力ピーキングが低く、FPガス効果のないBOICで一番多く、炉心中央部の約17%の高出力燃料集合体で破損がある。平衡炉心では、炉心中央部の約5%の高出力燃料集合体で破損があり、BOICに比べ径方向出力ピーキングが高く、かつFPガス圧効果により比較的急速に、溶融燃料放出に続くfuel sweepoutが起こるために、破損領域は局所的に止まる。事故評価は、この後、事故後熱除去評価に引継がれる。LOF事故では、冷却材沸騰・溶融被覆材移動・燃料スランピング(冷却材ボイド化後の燃料ピンの崩れ)・FCI・燃料分散、等の諸現象に伴う正・負反応度効果の競合のもとて、炉出力・全反応度が変化する。これらの諸現象解析に係わる広範囲のパラメータ解析結果によると、「もんじゅ」のLOF事故は、放出エネルギー評価の上で保守側の、厳しい解析条件設定をした場合はボイドワースの高い燃料集合体でのFCI発生により即発臨界反応度1$を超過する出力暴走となるが、超即発臨界での全反応度上昇率は高々10$/sec、炉出力最大値は定格出力の約600倍以下となり、機械的炉心崩壊フェーズヘ移行するほどの激しさとはならない。各炉心ケースとも、出力トランジェント末期には、燃料分散による負反応度効果により、炉は未臨界状態に至り、起因事故フェーズの事象展開は終る。起因事故フェーズの末期の炉心は、高ボイド率($$sim$$70% 以上)で、...

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高速増殖原型炉もんじゅ仮想的炉心崩壊事故解析(I) : SAS3D計算コードによるHCDA解析(5分冊)

石田 政義*; 遠藤 寛*; 青井 貞利*

PNC TN941 82-74VOL2, 287 Pages, 1982/03

PNC-TN941-82-74VOL2.pdf:14.35MB

高速増殖原型炉「もんじゅ」(定格熱出力714MW)の仮想的炉心崩壊事故(HCDA)時の炉心の核・熱挙動を,事故解析計算コードSAS3Dにより評価した。HCDA起因事故事象としては,定格運転中の,外部電源喪失による炉心流量減少事故(LOF)および,制御棒連続引抜による反応度挿入事故(TOP)を,炉停止系作動失敗の想定のもとで解析した。炉心の燃焼状態は,零燃焼度の初装荷炉心初期(BOIC)および,平衡炉心(集合体取出平均燃焼度80MWD/kg)の燃焼初期(BOEC)および,燃焼末期(EOEC)の3状態である。また,解析では,炉心の諸反応度係数に核設計計算ノミナル値を使用した。TOP事故では,炉出力トランジェントは,高出力燃料集合体の燃料溶融破損によるFCI(溶融燃料と冷却材ナトリウムの熱的相互作用)発生に伴う反応度効果による隠やかな炉出力上昇(定格出力の高々5倍以下)で特徴づけられ,このFCIに伴う炉心部からの燃料の流出(fuelsweepout)による負反応度効果により,炉心は未臨界となる。燃料破損(FCI)の起こる集合体数は,径方向出力ピーキングが低く,FPガス効果のないBOICで一番多く,炉心中央部の約17%の高出力燃料集合体で破損がある。平衡炉心では,炉心中央部の約5%の高出力燃料集合体で破損があり,BOICに比べ径方向出力ピーキングが高く,かっFPガス圧効果により比較的急速に,溶融燃料放出に続くfuelsweepoutが起こるために,破損領域は局所的に止まる。事故評価は,この後,事故後熱除去評価に引継がれる。LOF事故では,冷却材沸騰・溶融被覆材移動・燃料スランピング(冷却材ボイド化後の燃料ピンの崩れ)・FCI・燃料分散,等の諸現象に伴う正・負反応度効果の競合のもとで,炉出力・全反応度が変化する。これらの諸現象解析に係わる広範囲のパラメータ解析結果によると,「も んじゅ」のLOF事故は,放出エネルギー評価の上で保守側の,厳しい解析条件設定をした場合はボイドワースの高い燃料集合体でのFCI発生により即発臨界反応度1$を超過する出力暴走となるが,超即発臨界での全反応度上昇率は高々10$,/sec,炉出力最大値は定格出力の約600倍以下となり,機械的炉心崩壊フェーズヘ移行するほどの激しさとはならない。

報告書

高速増殖原型炉もんじゅ仮想的炉心崩壊事故解析(I) : SAS3D計算コードによるHCDA解析(5分冊)

石田 政義*; 遠藤 寛*; 青井 貞利*

PNC TN941 82-74VOL1, 151 Pages, 1982/03

PNC-TN941-82-74VOL1.pdf:7.53MB

高速増殖原型炉「もんじゅ」(定格熱出力714MW)の仮想的炉心崩壊事故(HCDA)時の炉心の核・熱挙動を,事故解析計算コードSAS3Dにより評価した。HCDA起因事故事象としては,定格運転中の,外部電源喪失による炉心流量減少事故(LOF)および,制御棒連続引抜による反応度挿入事故(TOP)を,炉停止系作動失敗の想定のもとで解析した。炉心の燃焼状態は,零燃焼度の初装荷炉心初期(BOIC)および,平衡炉心(集合体取出平均燃焼度80MWD/kg)の燃焼初期(BOEC)および,燃焼末期(EOEC)の3状態である。また,解析では,炉心の諸反応度係数に核設計計算ノミナル値を使用した。TOP事故では,炉出力トランジェントは,高出力燃料集合体の燃料溶融破損によるFCI(溶融燃料と冷却材ナトリウムの熱的相互作用)発生に伴う反応度効果による隠やかな炉出力上昇(定格出力の高々5倍以下)で特徴づけられ,このFCIに伴う炉心部からの燃料の流出(fuelsweepout)による負反応度効果により,炉心は未臨界となる。燃料破損(FCI)の起こる集合体数は,径方向出力ピーキングが低く,FPガス効果のないBOICで一番多く,炉心中央部の約17%の高出力燃料集合体で破損がある。平衡炉心では,炉心中央部の約5%の高出力燃料集合体で破損があり,BOICに比べ径方向出力ピーキングが高く,かっFPガス圧効果により比較的急速に,溶融燃料放出に続くfuelsweepoutが起こるために,破損領域は局所的に止まる。事故評価は,この後,事故後熱除去評価に引継がれる。LOF事故では,冷却材沸騰・溶融被覆材移動・燃料スランピング(冷却材ボイド化後の燃料ピンの崩れ)・FCI・燃料分散,等の諸現象に伴う正・負反応度効果の競合のもとで,炉出力・全反応度が変化する。これらの諸現象解析に係わる広範囲のパラメータ解析結果によると,「もんじゅ」のLOF事故は,放出エネルギー評価の上で保守側の,厳しい解析条件設定をした場合はボイドワースの高い燃料集合体でのFCI発生により即発臨界反応度1$を超過する出力暴走となるが,超即発臨界での全反応度上昇率は高々10$,/sec,炉出力最大値は定格出力の約600倍以下となり,機械的炉心崩壊フェーズヘ移行するほどの激しさとはならない。各炉心ケースとも,出力トランジェント末期には,燃料分散による負反応度効果により、炉は未臨界状態に至り、起因事故フェーズの事象展開は終わる。

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