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論文

Leaching behavior of prototypical Corium samples; A Step to understand the interactions between the fuel debris and water at the Fukushima Daiichi reactors

仲吉 彬; Jegou, C.*; De Windt, L.*; Perrin, S.*; 鷲谷 忠博

Nuclear Engineering and Design, 360, p.110522_1 - 110522_18, 2020/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:24.17(Nuclear Science & Technology)

Simulated in-vessel and ex-vessel fuel debris, fabricated in the Colima experimental facility set up in the PLINIUS platform at CEA Cadarache, were selected and leaching experiments were carried out under oxidizing conditions. In parallel, geochemical modeling was performed to better understand the experimental concentrations, pH evolutions and secondary phase's formation. Finally, the Fractional Release Rates of the (U, Zr)O$$_{2}$$ matrix for the two kinds of samples (in-vessel and ex-vessel) were found to be close to or one order of magnitude lower than that of SF under oxidizing conditions (from 10$$^{-6}$$ to 10$$^{-7}$$ per day), but the release processes are different.

論文

Three-dimensional numerical study on pool stratification behavior in molten corium-concrete interaction (MCCI) with MPS method

Li, X.; 佐藤 一憲; 山路 哲史*; Duan, G.*

Proceedings of 26th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-26) (Internet), 8 Pages, 2018/07

溶融コリウム・コンクリート相互作用(MCCI)は軽水炉の仮想的シビアアクシデント時の後期フェーズにおいて炉容器外で生じる可能性のある重要事象である。本研究では、MPS法を用いてKITによって実施された模擬物質による成層化溶融プールの実験COMET-L3に対する3次元解析を行った。コリウム/クラスト/コンクリート間の伝熱は粒子間の熱伝導モデルで模擬した。さらに、ケイ酸系コンクリートではケイ酸系析出物の効果によって軸方向と径方向の浸食が異なる可能性が既往研究から示唆されていることから、2つの異なる解析ケースを実施した。解析の結果、MCCIにおいて金属コリウムは酸化物コリウムと全く異なるコンクリート浸食パターンを示しており、アクシデントマネジメントにおける格納系境界の溶融貫通時間の評価に考慮する必要があることが分かった。

論文

Unit sphere concept for macroscopic triggering of large-scale vapor explosions

丸山 結*; 森山 清史; 中村 秀夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(8), p.854 - 864, 2002/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:68.96(Nuclear Science & Technology)

高温液体粒子,低温液体及びその蒸気から成る大規模粗混合領域における自発的蒸気爆発のトリガリングに関する単位球体コンセプトを開発した。粗混合領域内に、単位構造として球体が形成されると仮定し、単位球体の中心に1個の高温液体粒子,表面に12個の近接粒子を配置させる。単位球体コンセプトでは、中心粒子で発生する機械的エネルギーと近接粒子を覆う蒸気膜の機械的崩壊に要するエネルギーとの比及び中心粒子で発生する機械的エネルギーが溶融状態にある近接粒子に到達する確率をトリガリングの指標とした。本コンセプトから、高温液体としてのアルミナ粒子及び低温液体としての水から構成される粗混合領域では、コリウムの場合に比べてより小さい水のサブクール度でトリガリングが生じること,雰囲気を0.5MPa程度まで昇圧させた場合には、アルミナ,コリウムともに水蒸気爆発の発生が抑制されるという知見を得た。KROTOS実験の解析を実施し、コリウムの場合、アルミナと比較して第2の指標が小さくなることが判明した。このことは、コリウム粒子を含む粗混合領域においてトリガリングが相対的に生じがたいことを示唆する。さらに、溶融スズジェットを水層に突入させる一連の実験を行い、第2指標が定性的に適切であることを確認した。

論文

軽水炉シビアアクシデント時の溶融炉心/冷却材相互作用(FCI)に関する研究の現状

森山 清史; 中村 秀夫; 平野 雅司

日本機械学会第8回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.209 - 214, 2002/06

これまでに蒸気爆発に関する実験で得られた知見を整理した。また、蒸気爆発の各過程に関して実炉規模評価の手法とそこに含まれる不確かさの重要度について検討を行った。その結果、実験的知見の不足している領域として、粗混合における融体ジェット分裂過程を取り上げることにした。これに基づき、原研では深い水プール内での蒸気爆発粗混合過程について、高温の酸化物融体を用いて模擬する実験を計画している。実験に使用する融体材料とスケールについて実炉現象模擬性の観点で検討し、適切な条件を実現できる見通しを得た。

口頭

燃料デブリの性状把握(27'A),7; TOLBIAC-ICBによる福島第一原子力発電所1号機のMCCIシミュレーション

北垣 徹; 矢野 公彦; 鷲谷 忠博; Haquet, J.-F.*; Boulin, A.*; Piluso, P.*

no journal, , 

Simulation of the MCCI phenomenon in a sump pit at Fukushima Daiichi NPP unit 1 was performed using the TOLBIAC-ICB. As the results, the concrete ablation rate on the bottom wall after 36 hours into the MCCI was estimated to become stable. Main components of the molten pool could be low-density and Fe, and those of the crust be dense oxides.

口頭

Characterization of fuel debris (27'A), 8; Characterization of MCCI test products for post severe accident

矢野 公彦; 北垣 徹; 荻野 英樹; 鷲谷 忠博; Pascal, P.*; Jean-Fran$c{c}$ois, H.*; Patricia, C.*; Anne, B.*; Brissonneau, L.*; Brigitte, T.*; et al.

no journal, , 

フランス原子力・代替エネルギー庁(CEA)との共同研究契約において、CEAが実施した過去の大型MCCI試験による生成物を用いてMCCI生成物の特性把握を実施した。コリウム酸化物相とコリウム相/コンクリート相の境界部を含むサンプルを選定し、SEM/EDSによる観察とビッカース硬さ試験機による測定を行った。

口頭

Characterization of melt-solidified (U, Gd, Zr)O$$_{2-x}$$ as simulated corium debris

森本 恭一; 廣岡 瞬; 赤司 雅俊; 渡部 雅

no journal, , 

福島第一原子力発電所の炉心にはGd$$_{2}$$O$$_{3}$$を含むUO$$_{2}$$燃料が装荷されていることから、デブリに係る一連の評価の中ではGdの影響について評価しておく必要がある。同時に、炉心からのデブリ取出し作業において溶融燃料の再配置による再臨界への懸念から、炉内のGdの分布状態を把握することも極めて重要な課題となっている。本研究ではGd含有模擬デブリ試料:(U$$_{0.95-y}$$Gd$$_{0.05}$$Zr$$_{y}$$)O$$_{2-x}$$ (y=0,0.5, 2-x=1.989-2.000)を調製して融点を測定し、溶融固化した試料のGdの分布状態の観察や熱伝導率の測定を行うことにより、模擬デブリ中のGdの状態や基礎特性について評価した。

口頭

Phase state estimation of metallic inclusions in simulated corium debris

赤司 雅俊; 森本 恭一

no journal, , 

Corium debris which was generated as a result of core meltdown has non-uniform structure consisting of nuclear fuel and other core component material. In this study, samples of simulated corium debris were prepared from (U$$_{0.46}$$Pu$$_{0.04}$$Zr$$_{0.50}$$)O$$_{2}$$ and Fe$$_{2}$$Zr through the powder mixing, compaction, melt and solidified process to observe the phase state of the samples. The result of elementary analysis showed that it consists of three phases such as Fe metal, Fe-Zr arroy and (U,Pu,Zr)O$$_{2}$$. The Fe and Fe-Zr existed as metallic inclusions of 5 $$mu$$m in mean diameter in the samples.

口頭

Solidification tests on the U-Zr-Gd-O molten corium

須藤 彩子

no journal, , 

溶融コリウムの凝固プロセスにおいて様々な構成元素のマクロな再分布に関する知見を得るため、U-Zr-Gd-O系コリウムの溶融試験を行った。炉心溶融物材料であるwt.70%UO$$_{2}$$+30%ZrO$$_{2}$$に2%のGd$$_{2}$$O$$_{3}$$を添加した粉末655.5gを、コールドクルーシブ誘導加熱炉に設置し、誘導材料として6gの金属Zrを添加後、空気中で溶融させた。加熱試験終了後、試料の詳細な凝固生成物の分析のため、XRDでの相同定およびSEM/EDXでの元素分析を行った。様々な凝固条件下での溶融コリウムの性状評価のため、試験は冷却速度を変えた2回行われた。炉冷条件で行った試料(J1)は固化後4.8cmの高さとなり、試料下部は結晶化しており加熱中も溶融していなかったと推測できる。徐冷条件で行った試料(J2)に関しては、構造はJ1とおおよそ一致しているものの、上部クラスト真下に引け巣の形成が確認できた。この引け巣は遅い凝固速度での固化時に容積の収縮により形成したと考えられる。また、J1,J2両方の試料中で、Gdは試験後期で凝固した試料中央部に濃縮していることが明らかとなった。

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