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今泉 悠也; 青柳 光裕; 神山 健司; 松場 賢一; Akayev, A. S.*; Mikisha, A. V.*; Baklanov, V. V.*; Vurim, A. D.*
第26回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集(インターネット), 4 Pages, 2022/07
高速炉の炉心崩壊事故での炉心からの燃料流出後の残留炉心物質の冷却性は、炉心物質の配置に大きな影響を与え、それは炉容器内保持(IVR)達成のための重要な要素である。残留炉心物質の冷却は「インプレース冷却」と呼ばれ、その評価のため、実機の炉心での挙動をSIMMER-IIIで解析し、その解析結果に基づき重要度ランクテーブル(PIRT)の手法を適用した。そして、PIRTによって抽出された熱流動現象に着目した実験をEAGLE-3のフレームワークで実施した。実機のインプレース冷却の段階で発生し得る継続的な液位振動が実験では観察され、SIMMER-IIIで解析を実施した。解析結果の調査から、実験結果と解析結果の差異は、ナトリウム液位の上での非凝縮性ガスの残存と占有によることが分かったが、これは実験では非現実的だと考えられる。この問題を解決するため、非凝縮性ガスとナトリウム蒸気のガス混合モデルを開発し、その新モデルにより実験結果と解析結果の一致が大幅に改善された。
神山 健司; 松場 賢一; 加藤 慎也; 今泉 悠也; Mukhamedov, N.*; Akayev, A.*; Pakhnits, A.*; Vurim, A.*; Baklanov, V.*
Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles; Sustainable Clean Energy for the Future (FR22) (Internet), 9 Pages, 2022/04
To achieve in-vessel retention for mitigating the consequences of core disruptive accidents (CDAs) of sodium-cooled fast reactors, controlled material relocation (CMR) has been proposed as an effective safety concept. CMR is not only aiming at eliminating the potential for exceeding prompt criticality events that affect the integrity of the reactor vessel, but also enhancing the potential for the in-vessel cooling of degraded core materials during CDAs. Based on this concept several design measures have been studied, and, to evaluate their effectiveness, experimental evidences to show relocation of molten-core material were required. With this background, a series of experimental program called EAGLE (Experimental Acquisition of Generalized Logic to Eliminate re-criticalities) has been carried out collaboratively over 20 years between Japan Atomic Energy Agency and National Nuclear Center of the Republic of Kazakhstan (NNC/RK) using an out-of-pile and in-pile test facilities of NNC/RK. The EAGLE program is divided into three phases, they are called EAGLE-1, EAGLE-2 and EAGLE-3, to cover whole phase after core-melting begins. The subject for EAGLE-1 and the first half of EAGLE-2 is CMR in the early phase of CDA in which the core melting progresses rapidly driven by positive reactivity insertions. The subject for the latter half of EAGLE-2 and whole EAGLE-3 is CMR in the later phase of CDA in which the gradual core melting by decay heat and relocation and cooling of degraded core materials occurs. In the paper, the major achievement of the EAGLE program and future plans are presented.
松場 賢一; 加藤 慎也; 神山 健司; Akayev, A. S.*; Baklanov, V. V.*
Proceedings of 28th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 28) (Internet), 4 Pages, 2021/08
ナトリウム冷却高速炉における炉心崩壊事故の発生時に深さと体積が制限されたナトリウム領域(浅いナトリウムプール)に流出した炉心溶融物の微粒化と冷却挙動に関する知見を得るため、溶融炉心物質の模擬物質として溶融アルミナを用いた炉外試験を行った。本試験の結果に基づき、以下のメカニズムを把握した。(1)溶融ジェットと浅いナトリウムプール底面との衝突に伴うFCI(Fuel-coolant interaction)が微粒化を促進する。(2)浅いナトリウム領域の外側にヒートシンクとなるナトリウムが存在する場合、ナトリウム蒸気の膨張と凝縮に伴い当該領域の内外間でナトリウムの流出入が発生し、この流出入による熱交換が当該領域内部のナトリウム温度の上昇を抑制する。(3)この温度上昇抑制が溶融炉心物質の効果的な冷却に寄与する。今後、シミュレーションツールを用いた試験解析を行い、本研究で把握したメカニズムを確認する。
松場 賢一; 加藤 慎也; 神山 健司; Ganovichev, D.*; Akayev, A.*; Baklanov, V.*
no journal, ,
炉心入口プレナム等の深さと容積が制限されたナトリウムプール中に流出した溶融炉心物質の微粒化・冷却挙動を把握するため、溶融炉心物質の模擬物質として溶融アルミナを用いた炉外試験を実施した。本報では、炉外試験の実施結果に基づき、微粒化・冷却挙動を支配するメカニズムについて考察した結果を報告する。
加藤 慎也; 松場 賢一; 神山 健司; Mikisha, A.*; Akayev, A.*; Vurim, A.*; Baklanov, V.*
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉の炉心崩壊事故時に想定されるナトリウム流路を通じた溶融炉心物質の流出挙動に関わる知見を拡充するため、溶融炉心物質の模擬物質として溶融アルミナを用い、縮流部を有するナトリウム流路へ浸入させる試験を実施した。本報では、試験結果を基に流路内部構造が流出挙動に与える影響を考察し報告する。
加藤 慎也; 松場 賢一; 神山 健司; Mukhamedov, N.*; Akayev, A.*; Pakhnits, A.*; Vurim, A.*; Baklanov, V.*
no journal, ,
To achieve the In-Vessel Retention (IVR) in case of Core Disruptive Accidents (CDAs) is of prime importance in enhancing safety of sodium-cooled fast reactors (SFRs). In order to ensure IVR, we are investigating the feasibility of the controlled material relocation (CMR) which enables to decrease the reactivity of degraded core and encourage cooling of relocated material. EAGLE-1 and -2, which have already conducted as the collaboration studies of Japan Atomic Energy Agency (JAEA) and the National Nuclear Center of the Republic of Kazakhstan (NNR-RK), focused on the molten-fuel discharge on the early phase of CDAs and demonstrated the molten-material discharge through the intra-subassembly sodium-filled duct without an inner structure1). In EAGLE-3, the discharge of molten-core material, which gradually expands in the core region by decay heat during the later phase of CDAs, toward the lower sodium plenum through the control rod guide tubes (CRGTs) has been focused. CRGTs have internal structures, such as a sodium-flow regulator, which could affect fuel discharge. Thus, in order to clarify the effect of the internal structures in the CRGT on the discharge behavior of the molten-core material, a series of experiments has been conducted. The knowledge obtained through the EAGLE-3 experiments are presented here.
神山 健司; 松場 賢一; 加藤 慎也; 今泉 悠也; Mukhamedov, N.*; Akayev, A.*; Pakhnits, A.*; Vurim, A.*; Baklanov, V.*
no journal, ,
日本原子力研究開発機構は、カザフスタン共和国国立原子力センター(NNC-RK)とナトリウム冷却高速炉の炉心安全に関する研究協力を25年に渡って行ってきた。この研究協力はEAGLE計画と呼ばれ、NNC-RKの研究施設を用いた先進的かつ挑戦的な研究計画である。EAGLE計画の背景と概要、並びに実施状況と主要成果を紹介する。
