技術報告; PWR型燃料棒の短尺化

柳澤 和章; 宇野 久男; 笹島 栄夫; 山崎 利; 稲葉 稲雄; 石島 清見; 黒羽 裕; 関田 憲昭; 大和田 功; 本田 順一; et al.

JAERI-M 90-091, 171 Pages, 1990/06

JAERI-M-90-091.pdf:6.33MB

予備照射済燃料(商用炉で使用したLWR型燃料他)を用いたNSRRでの反応度事故(RIA)模擬実験遂行に関しては、実験遂行にあたり次の様な3つの技術的課題を克服する必要があった。(1)燃料棒の短尺化:商用炉で使用された予備照射済燃料棒の有効発熱表は3.6mあり、これをNSRR実験で使用するには有効発熱長0.12m程度に短尺化した燃料棒を(短尺化率1/30)作製しなければならなかった。(2)炉内計装機器の開発:炉内使用期間中、燃料棒は水側腐食、曲がり、つぶれ等の構造及び寸法変化をおこしていた。この様な状況の下で研究上の必要性から燃料棒内圧センサー、被覆管と燃料ペレットの伸びセンサー及び被覆管表面の熱電対等の計装類を遠隔操作で燃料棒に取り付ける技術を開発しなければならなかった。(3)パルス後の短尺化燃料棒の照射後試験機器の整備。以上の3つの課題につき、反応度安全研究室、NSRR管理室、実燃燃料試験室及び研究炉管理部ホットラボの技術陣が約4年の歳月をかけて当該技術課題と取り組み解決に至った。本報は、その技術的成果を集大成したものである。

音響式水リーク検出系開発の基礎試験(II)

下山 一仁; 黒羽 光男; 田辺 裕美*

PNC TN9410 87-014, 103 Pages, 1987/01

PNC-TN9410-87-014.pdf:6.09MB

高速増殖炉の蒸気発生器で伝熱管の水リークを早期に検出し、伝熱管の破損伝播規模を最小にする手段として、応答時間の速さから音響式水リーク検出系が有望視されている。本研究では、(1)単チャンネル信号で、バックグランドノイズと水リーク音の実行値を単純に比較する検出方法と、(2)多チャンネル信号で、相互相関法を使用しリーク検出/位置標定を行う方法の2つについて検討を行った。(1)では、50MW蒸気発生器試験施設での音響測定データを基に「もんじゅ」、実証炉SGのバックグランドノイズレベルを推定した結果、0.0093Gと0.012Gとなった。また、それらと同等なレベルの水リーク率は、それぞれ約0.7g/sec、約7g/secと推定した。(2)では、まずオフ・ライン解析で検出手段を開発し、それをもとにオン・ラインで信号処理が可能な装置を試作してその性能を評価した。オン・ライン解析では、水平方向検出で内部構造物の影響を解析する方法と、下部プレナム部鏡壁にピックアップを設置して垂直方向からリークを検出する方法の2つについて実施した。いずれもノイズが有ると検出できず、ノイズが無い場合でもリーク位置によっては検出できない場合もあった。オン・ライン信号処理装置の開発では、下部プレナム空間で水平方向検出法の試験を実施したところ、オフ・ラインとほぼ同じ精度での検出が可能であった。

原型炉用過熱器伝熱管材SUS321のウェステージ試験

宇佐美 正行*; 田辺 裕美*; 黒羽 光男

PNC TN9410 86-023, 112 Pages, 1986/03

PNC-TN9410-86-023.pdf:6.08MB

高速増殖原型炉「もんじゅ」の蒸気発生器において万一水リークが発生した場合の事故評価を行う上で、ナトリウム-水反応による伝熱管の損耗(ウェステージ)挙動を把握することは重要である。このため、過熱器材であるSUS321鋼を対象として、動燃大洗工学センター内の小リーク・ナトリウム・水反応試験装置(SWAT-2)及び大リーク・ナトリウム-水反応試験装置(SWAT-1)を用いて、それぞれ小リーク及び中リーク領域でのウェステージ試験を実施した。試験パラメータは水リーク率、ノズル-ターゲット間距離、ナトリウム温度である。主な結果は以下のとおり。 1. 小リーク領域(水リーク率:0.110g/sec)でのSUS321鋼のウェステージ率は2・1/4Cr-1Mo鋼及びSUS304鋼と同様L/D(L:ノズル・ターゲット間距離、D:ノズル孔径)に依存し、L/D=2035にピークを有する。このSUS321の最大のウェステージ率は同じオーステナイト系ステンレス鋼であるSUS304の最大値の約1/2で、SUS321の方が耐ウェステージ性に優れている。2. 中リーク領域(水リーク率29及び145g/sec)のSUS321鋼のウェステージ率はL/Dに依存し、L/D=2050にピークを有する。これは2・1/4Cr-1Mo鋼の最大ウェステージ率に比べ約1/4で、耐ウェステージ性に優れている。 3. これらの結果を基に小リーク及び中リーク領域のそれぞれに適用できるウェステージ率評価実験式を導き出した。

PNC status report on leak detector development for LWFBR steam generators

黒羽 光男; 佐藤 稔

IAEA/IWGFR Speciliasts Meeting, 0 Pages, 1983/11

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高速炉蒸気発生器伝熱管損傷リーク孔の自己拡大試験; 微小リーク・ナトリウム-水反応試験研究(第2報)

黒羽 光男; 佐々木 和一*; 川辺 浩康*; 山田 隆雄*; 佐藤 稔*

PNC TN941 82-101, 185 Pages, 1982/04

PNC-TN941-82-101.pdf:8.79MB

高速増殖原型炉「もんじゅ」蒸気発生器伝熱管の候補材料である21/4Cr―1Mo鋼およびSUS321を対象に,微小リーク時のリーク孔自己拡大(セルフウェステージ)現象を調査するための試験が,動燃大洗工学センターのSWAT―2および4装置を使用して実施された。計6体のヘアー・クラック状の貫通欠陥をもつノズル(製造時の孔径は円孔換算で1997mの範囲)が試験に使用された。試験はナトリウム温度が21/4Cr―1Mo鋼ノズルの場合で470,SuS321ノズルで505,注水圧力はどの試験ケースも約130kg/cm2g一定の条件であった。主な試験結果は以下のとおりである。21/4Cr―1Mo鋼の微小リーク(拡大前の平均リーク率は210-5g/sec)でも閉塞せずにリークが継続し,逐にはリーク孔が拡大完了してリーク率が急激に拡大することが3ケース中1ケースに確認された。他の2ケースはノズル孔が閉塞し,拡大しなかった。セルフウェステージ率は一般的に材料,リーク率およびナトリウム温度に影響されるが,本試験によるとリーク孔拡大後のリーク率はこれらに強く依存せずに,最終的な拡大リーク率は110g/secの範囲に達する傾向にあった。SUS321ノズルにおいてナトリウム-水反応部近傍の金属組織は結晶の粗大化が認められたが,組成上の変化は全くなかった。損耗部表面では,ナトリウム側と蒸気側で激しく凹凸していたが,その中間部では比校的平滑であった。

オリフィス付Na中水素計の性能特性試験および最適設計の検討 : リーク検出計開発試験(第1報)

黒羽 光男; 井上 設生*; 大後 美道; 佐藤 稔*

PNC TN941 79-188, 58 Pages, 1979/10

PNC-TN941-79-188.pdf:2.06MB

期間1978年12月1979年10月目的オリフィス付Na中水素計の動的平衡法による試験結果およびPNC型Na中水素計2号機の動的室にオリフィスを適用した場合の最適設計値を検討したので報告する。要旨もんじゅ用蒸気発生器の水リーク検出計として開発され,SWAT―2装置にて試験されているPNC型Na中水累計2号機真空系の動的室に対し,その超高電離真空計とイオンポンプ間にオリフィスを取付けた。これは従来まで困難であったイオンポンプの排気速度を動的平衡運転時に実測できるようにするためである。この結果,Ni膜の水素透過率Kを正確に評価することができた。得られたKの値は従来の値と比較して圧力依存性が小さく,約110-4cm2Torr1/2/secであった。さらにNa中水素濃度一真空系水素圧力の校正曲線で1/2乗則に合わないのは,主としてKの圧力依存性に原因していることが判った。また,もんじゅ用蒸気発生器運転時のNa純度条件を考慮してPNC型Na中水素計2号機MK―3型の動的室にオリフィスを適用する場合のNi膜およびオリフィスコンダクタンスの最適値を検討した。この結果,Ni膜面積を1/4以下に縮少することができると共に,イオンポンプの経年的劣化による較正曲線の変化を1年間は全く生じないようにすることが可能となることを示した。

Japanese Position Paper on Sodium-Water Reaction Testing and Design

黒羽 光男; 佐藤 稔; 広井 博; 田辺 裕美; 三宅 収; 高橋 忠男

蒸気発生器の安全性に関するIAEA専門家会議, , 

本論文は「もんじゅ」蒸気発生器に対する試験研究及び安全設計研究についてレビューしたものである。動燃・大洗のNa-水反応試験装置(SWAT-1,2,3,4)で実施された各種の試験概要(小,中,大リーク,検出計開発),これの データをベースに開発・検証された解析コード(SWAC-10,LEAP,SWACS)の概要及びこれらのコードを用いて実施された「もんじゅ」蒸気発生器のDBL評価の概要が記述されている。