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富安 邦彦; 杉山 智之; 更田 豊志
Journal of Nuclear Science and Technology, 44(5), p.733 - 742, 2007/05
被引用回数：20 パーセンタイル：78.32(Nuclear Science & Technology)反応度事故条件下での燃料破損に対する被覆管水素脆化の影響を明らかにするため、未照射燃料棒を対象とするパルス照射実験をNSRRにおいて実施した。その結果、高燃焼度PWR燃料実験で観測されている「水素脆化の影響を受けたPCMI(ペレット-被覆管機械的相互作用)破損」を未照射燃料で実証した。被覆管外周部の水素化物析出層(水素化物リム)が薄いものほど破損時の燃料エンタルピは小さく、水素化物リムには表面亀裂が容易に生じた。これは、水素化物リム厚さと同等の深さを有する亀裂を仮定した場合の応力拡大係数と破損限界との間に強い相関があることを示す。よって、水素化物リムの形成が、高燃焼度燃料において破損限界が低下する主たる要因であると結論する。また本研究は、PCMI時の被覆管に対する力学解析及び実験結果に基づき、水素化物リムに生じる脆性亀裂から生じる被覆管貫通亀裂の生成過程を提唱する。
更田 豊志; 杉山 智之; 梅田 幹; 富安 邦彦; 笹島 栄夫
Proceedings of 2006 International Meeting on LWR Fuel Performance (TopFuel 2006) (CD-ROM), p.273 - 277, 2006/10
NSRRにおけるパルス照射実験の成果をもとに、反応度事故(RIA)条件下における高燃焼度PWR燃料の挙動について論じる。欧州の動力炉で使用されたZIRLO, MDA, NDA, M5被覆管を備えた燃焼度67
79MWd/kgUの高燃焼度PWR燃料を対象に実施した最新の実験の結果を示すとともに、燃料破損しきい値,被覆管の変形挙動,FPガス放出に対する燃焼の進行,被覆管の腐食,ペレット結晶粒径の影響などについて記す。燃料ペレット/被覆管機械的相互作用(PCMI)による燃料破損に至った実験の結果は、燃料破損しきい値(破損時燃料エンタルピ)が被覆管外周部の水素化物集積層の厚さと強い相関を持ち、結果として、被覆管外面酸化膜厚さと相関を持つことを示している。FPガス放出はピーク燃料エンタルピが高くなるほど増加するが、燃料ペレットの大粒径化がFPガス放出を抑制する効果を有することが示された。被覆管表面における沸騰遷移を生じたケースにおける被覆管の大きな変形は、燃料棒の内圧上昇と温度上昇による被覆管降伏応力の低下とが起因となるが、一方、被覆管の温度上昇がわずかなPCMIの段階では、燃料棒の変形は燃料ペレットの固体熱膨張のみに支配される。
更田 豊志; 中村 武彦; 永瀬 文久; 中村 仁一; 鈴木 元衛; 笹島 栄夫; 杉山 智之; 天谷 政樹; 工藤 保; 中頭 利則; et al.
JAEA-Review 2006-004, 226 Pages, 2006/03
JAEA-Review-2006-004.pdf:34.43MB
3月2日(水)及び3日(木)の両日、東京の都市センターホテルにおいて「燃料安全研究国際会議2005(Fuel Safety Research Meeting 2005)」を開催した。本会議は、原子炉の安全性研究に関する最新の研究成果の発表と、専門家との情報交換及び討論を目的としている。本会議における技術的な話題は、燃料安全研究の現状,反応度事故時及び冷却材喪失事故時の燃料挙動,高燃焼度燃料のふるまい、及びシビアアクシデント時の放射性物質放出をカバーしている。本要約集は、本会議の発表において使用された要旨及びOHPをまとめたものである。
富安 邦彦; 杉山 智之; 中村 武彦; 更田 豊志
JAERI-Research 2005-022, 128 Pages, 2005/09
JAERI-Research-2005-022.pdf:16.11MB
高燃焼度燃料の反応度事故条件下におけるPCMI破損の駆動力を明らかにし、また破損限界に対する被覆管水素脆化の影響を検討するため、高燃焼度PWR燃料を模擬した未照射燃料棒を対象とする反応度事故模擬実験をNSRRにおいて実施した。未照射ペレットを用いることでPCMI駆動力をペレット熱膨張に限定し、あらかじめ水素を吸収させた被覆管を用いることにより、燃焼の進行に伴う被覆管の機械的性質劣化のうち水素脆化の影響を抽出した。計14回の実験を行い、7実験において被覆管が破損した。燃料過渡挙動及び破損形態の点で、高燃焼度PWR燃料と同様のPCMI破損が生じた。これは高燃焼度燃料のPCMI破損における駆動力はペレット熱膨張で説明でき、FPガスの寄与は小さいことを示す。破損しなかった燃料棒においても、被覆管外周部の水素化物析出層(水素化物リム)とその内側の金属層との境界でとどまる多数の径方向亀裂が生じていたことから、金属層の強度が破損限界に対して重要であることが示唆される。破損時燃料エンタルピは水素化物リム厚さとよい相関があり、リム厚さの増大に伴い低下する傾向を示した。
富安 邦彦; 杉山 智之; 中村 武彦; 更田 豊志; 村松 靖之
no journal, ,
反応度事故条件下でのPCMIによる燃料破損について、被覆管肉厚方向の亀裂進展に関する二次元有限要素解析を実施し、亀裂先端の極めて狭い範囲において大きな塑性歪みが生じることを示した。本結果は、燃料破損において、亀裂先端の局所的な延性破壊の繰り返しにより肉厚方向に亀裂が進展することを示唆するものである。
杉山 智之; 富安 邦彦; 笹島 栄夫; 梅田 幹; 永瀬 文久; 更田 豊志; 大河原 正美; 本田 順一
no journal, ,
ジルカロイ-4よりも耐食性が向上したNDA及びM5被覆を備えた高燃焼度PWR燃料(約70GWd/t)を対象として反応度事故模擬実験を行い、被覆管径方向歪み及びFPガス放出に関する知見を得た。
梅田 幹; 杉山 智之; 富安 邦彦; 笹島 栄夫; 永瀬 文久; 更田 豊志; 黒澤 伸悟; 神永 敬久
no journal, ,
原子炉安全性研究炉(NSRR)を用いて反応度事故(RIA)を模擬したパルス照射実験を実施し、高燃焼度PWR燃料の破損時燃料エンタルピに関するデータを得た。被覆管の腐食を代表する指標として被覆管外面酸化膜厚さを用い、破損時燃料エンタルピとの相関を示した。
