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論文

The Fracture behaviors of non-irradiated zircaloy-4 fuel cladding with a pinhole under simulated LOCA conditions

小宮山 大輔; 天谷 政樹

Journal of Nuclear Science and Technology, 54(12), p.1338 - 1344, 2017/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:10.71(Nuclear Science & Technology)

In a case where a pinhole leak occurs in a fuel rod incidentally, it is possible that coolant enters the fuel rod through the pinhole. Since knowledge about the behavior of the fuel rod with a pinhole under LOCA condition is limited, semi-integral quench tests consisting of heat-up, isothermal oxidation and quenching processes were performed with non-irradiated fuel cladding tubes with a pinhole in order to investigate the difference in the fracture behaviors between normal and leaker fuels under LOCA condition. Isothermal oxidation temperature and time ranged from 1100 $$^{circ}$$C to 1225 $$^{circ}$$C and 0 seconds to 4200 seconds. Ballooning and rupture during the heat-up process did not occur in the case of test rods with a pinhole. While the existence of the pinhole affected neither the inner-surface-oxidation behavior nor the fracture boundary of the cladding tube, the shape and size of the opening including the pinhole and the rupture opening might affect the rate and amount of steam entering the test rod. Initially injected water affected the inner-surface-oxidation behavior. While the fracture boundary of the test rods with initially injected water tended to be higher than that of the test rods without injected water at short oxidation time, vice versa at longer oxidation time. This tendency may be related to the amount of the steam which remained in or entered the test rod during the test.

報告書

Zircaloy-4の高温酸化挙動に及ぼす固体ホウ酸の影響

小宮山 大輔; 天谷 政樹

JAEA-Research 2016-013, 20 Pages, 2016/08

JAEA-Research-2016-013.pdf:6.05MB

PWRの冷却材喪失事故(LOCA)において、流路の閉塞等により燃料棒の冷却が十分に行われない場合、燃料被覆管表面に冷却材中のホウ酸が析出する可能性が考えられる。通常運転温度域では、実機での実績からホウ酸水はZircaloy-4の酸化挙動に影響を及ぼさないと考えられるが、LOCAを想定した高温域におけるホウ酸とZircaloy-4との反応に係る知見は十分に得られていない。本研究では、固体ホウ酸を載せたZircaloy-4の板材を900$$^{circ}$$Cまでの温度及び複数の雰囲気で酸化させることにより、固体ホウ酸の高温時挙動、ホウ酸とZircaloy-4との反応の有無、及びホウ酸がZircaloy-4の酸化挙動に及ぼす影響を調べた。実験結果から、高温酸化雰囲気においてZircaloy-4表面に固体ホウ酸の脱水により生成する無水ホウ酸が存在すると、この無水ホウ酸がZircaloy-4と雰囲気との接触を断つことでZircaloy-4の酸化を抑制することが示唆された。また、酸化膜付きZircaloy-4の表面に固体ホウ酸が付着し高温まで加熱された場合は、形成している酸化膜の空隙に無水ホウ酸が浸透することでその後の酸化を抑制することがうかがえた。

口頭

SiCコーティング被覆管材料の酸化挙動

臼井 貴宏; 小宮山 大輔; 天谷 政樹; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*

no journal, , 

SiCをコーティングしたZry-4試料の酸化試験を実施した。1200$$^{circ}$$C、30分間の酸化試験において、SiCコーティングによって基板の酸化が抑制される傾向が見られた。また、1000$$^{circ}$$C以上の温度域で酸化試験を行った後の試料でコーティングの剥離が見られた。この剥離には、SiCコーティングとZry-4基板の界面に生じる反応が影響している可能性がある。

口頭

ジルカロイ-4の酸化に及ぼす固体ホウ酸の影響

小宮山 大輔; 天谷 政樹

no journal, , 

冷却材喪失事故(LOCA)時のクエンチ後の冷却中に燃料被覆管が再昇温することを想定し、ジルカロイ-4試料の表面に固体ホウ酸を塗布して高温に加熱する実験を行った。その結果、ジルカロイ-4の酸化が顕著に進行するような高温においては、表面に無水ホウ酸が存在するとジルカロイ-4の酸化が抑制されることが示唆された。

口頭

Fracture boundary of unirradiated fuel cladding with a pinhole under LOCA condition

小宮山 大輔

no journal, , 

To understand the behaviors of leaker fuels under LOCA condition, the difference in fracture boundaries between normal and leaker fuels was investigated by semi-integral LOCA tests for the test rods with/without a pinhole. The fracture boundary of test rods with a pinhole was similar to that of reference test rods below 1200 $$^{circ}$$C, but a little bit lower above 1200 $$^{circ}$$C under fully restrained condition; while under 540 N partially restrained condition, it was a little higher in the case of test rods with a pinhole.

口頭

事故耐性燃料としてのSiC複合材被覆管の既設PWRへの適用性に関する評価,7; LOCA模擬試験

佐藤 大樹*; 渡部 清一*; 小宮山 大輔*; 古本 健一郎*; 岡本 倫明*; 大和 正明*; 山下 真一郎; 深堀 智生

no journal, , 

SiC被覆管は、既設PWRのLOCA時に想定される高温環境において、高耐食性及び高強度を示すことが期待されているが、LOCA時を模擬して取得されたSiC被覆管の挙動データは少ない。そこで、SiC被覆管用にLOCA模擬試験装置を製作して試験を実施し、SiC被覆管のLOCA時挙動を調査した。

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