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論文

Analysis of mechanical load on cladding induced by fuel swelling during power ramp in high burn-up rod by fuel performance code FEMAXI-6

鈴木 元衛; 上塚 寛; 斎藤 裕明*

Nuclear Engineering and Design, 229(1), p.1 - 14, 2004/04

 被引用回数:18 パーセンタイル:74.15(Nuclear Science & Technology)

高燃焼BWR燃料棒における燃料スエリングによる被覆管への機械的負荷を燃料ふるまいコードFEMAXI-6によって解析した。このコードは有限要素法をもちいて軽水炉燃料の通常運転及び過渡(事故ではなく)条件における燃料ふるまいを解析するために開発された。高燃焼度燃料の出力ランプにおいては、即発的なペレットスエリングは定常速度のスエリングモデルから予測されるレベルを有意なほど超え、被覆管に周方向の大きな歪みを与えることがある。この現象をFPガスバブル成長を考慮に入れた新しいスエリングモデルによってシミュレートし、この新モデルが、照射後試験データと比較して、被覆管の直径拡大の満足すべき予測を与えることを見いだした。このバブル成長モデルはバブルサイズ,表面張力,内圧とバブルに働く外圧との間の平衡関係を仮定し、バブルサイズの決定計算とFPガス原子の拡散方程式との連立解を求める。さらに、コードに組み込まれた、ペレットの外面と被覆管内面に強固な機械的結合を想定するボンディングモデルにより、ランプ時における被覆管の二軸応力状態が予測された。

報告書

FPガス圧力計再計装技術の開発,II; 遠隔操作による溶接組立技術

大島 邦男; 清水 道雄; 田山 義伸; 松本 正勝; 河村 弘; 石井 忠彦; 相沢 静男; 中川 哲也; 佐藤 均; 酒井 陽之

JAERI-M 93-206, 48 Pages, 1993/10

JAERI-M-93-206.pdf:2.31MB

JMTRでは、1985年からFPガス圧力計再計装技術の開発を開始して以来、再計装機器の設計・製作及びその炉内性能試験、ホットセル内での照射済燃料棒と再計装機器との組立技術及びキャプセルへの挿入技術の開発を行ってきた。1990年には、これらの技術により軽水炉で照射された2本の燃料棒にそれぞれ再計装機器を計装し、JMTRで出力急昇試験を実施した。この結果、FPガス圧力計は、燃料棒の出力変動に伴う内圧変化を連続して測定し、所期の目的を達成した。現在、JMTRにおいて本技術を用いたFPガス圧力計再計装燃料棒での出力急昇試験が進められている。本報告では、これらの技術開発全体の概要を述べるとともに、ホットセル内での遠隔操作による燃料棒と再計装機器との溶接組立技術の開発について詳細に述べる。

報告書

沸騰水型キャプセルの熱解析

原山 泰雄; 松並 清隆*; 石井 忠彦; 中村 仁一; 内田 正明

JAERI-M 91-003, 38 Pages, 1991/02

JAERI-M-91-003.pdf:1.22MB

沸騰水キャプセル(BOCA)内部の熱的挙動の全体像を把握することを目的に熱解析を行なった。BOCAとは、材料試験炉(JMTR)において軽水炉燃料セグメントの出力急昇試験に使用している照射試験装置としてのキャプセルの一型式である。解析により、燃料セグメント線出力密度が600W/cm時、キャプセル外筒内面の熱伝達率は0.71W/cm$$^{2}$$K程度であることが明らかになった。さらに、燃料セグメント部で発生した熱量のうち10%程度の熱量はペレット・スタックの上側部分に移動し、冷却されると予想されることが分かった。

論文

The Present situation of power ramping test at the JMTR

中山 富佐雄; 石井 忠彦; 中崎 長三郎; 瀬崎 勝二; 市橋 芳徳; 田中 勲

Proc. on the 2nd Asian Symp. on Research and Reactor, p.1 - 18, 1989/00

JMTRは照射試験設備の一つとして、軽水炉燃料の安全性研究及びBWR用高性能燃料の出力急昇時における健全性確認試験のため昭和56年に出力急昇試験設備を設置し、試験を開始した。この設備について、試験の目的、設備の詳細及び試験の方法について紹介する。

論文

Power ramp test for LWR fuel in the JMTR

市橋 芳徳; 瀬崎 勝二; 中崎 長三郎; 石井 忠彦

Japan-China Symp. on Research and Test Reactors, 11 Pages, 1988/00

JMTRにおける軽水炉燃料の出力急昇試験装置の概略を紹介するとともに、この試験装置で実施可能な出力急昇試験パターン、出力急昇試験に係る全体の作業の流れ等について概要を述べる。結論として、現状で利用者が持っている軽水炉燃料の健全性確認試験は、より早い速度の出力過渡試験であり、この要求に答えるための新しい装置について検討を進めていることを述べる。

論文

軽水炉燃料のペレット-被覆相互作用, (I); PWR型燃料棒

柳澤 和章; 近藤 吉明*; E.Kolstad*

日本原子力学会誌, 28(7), p.641 - 657, 1986/00

 被引用回数:4 パーセンタイル:48.03(Nuclear Science & Technology)

17$$times$$17PWR型燃料棒のペレット-被服相互作用(PCI)に及ぼす燃焼度と燃料設計因子の効果を研究した。その結果、(1)燃焼度の増加はPCIを加速すること、(2)直径ギャップを小さくしたり、加圧量を小さくすると、PCIが加速されること、また両端ディッシュに両面取りをかけ、更にL/Dを小さくすると、PCIが低下すること、が明らかになった。(3)燃焼度18MWd/kgUで、周期20~25分の出力サイクル実験を、線出力45kW/mと30kW/mの間で、620回実施したが、燃料は健全であった。サイクル中に5~10%の範囲で出力オーバーシュートが生じ、径方向PCIはその都度、約0.05%増加した。出力サイクル後の燃料棒内圧値は、サイクル棒とレファレンス棒ほぼ同じで、約3.8$$pm$$0.1MPaであった。即ち、サイクリングによるFPガス放出率の加速傾向は殆んどなかった。燃料からのFPガス放出率は、拡散律速の√t(tは時間)依存型であった。(4)実験中、1本の燃料棒にPCI破損が生じたが、それは燃焼度12MWd/kgU,線出力50kW/m,直径歪0.25%,ガス増加圧力2.0MPa等の条件下にあった。

報告書

照射後試験データによる長期照射燃料棒の内圧増加に関する解析評価とFEMAXI-III計算

柳澤 和章

JAERI-M 84-021, 35 Pages, 1984/02

JAERI-M-84-021.pdf:1.09MB

スタヅビッグ出力急昇試験計画から得たBWRおよびPWR燃料棒の照射後試験データにより、長期間照射($$<$$30MWd/kgU)された燃料棒の(1)FPガスが燃料棒内圧増加に与える影響、(2)著しい内圧増加がおこり始める運転出力について実験解析をおこなった。また燃料ふるまい解析コードFEMAXI-IIIによる照射末期の燃料棒内圧値と実験値との照合もおこなった。得られた結論は以下のとおりである。(1)FPガス放出率の増加とともに燃料棒内圧が増加した。その最大変化はBWR燃料棒では照射前0.1MPaだったものが30%のFP放出で1.0MPaに、PWR燃料棒では照射前2.3MPaだったものが25%のFP放出で4.0MPaになった。(2)BWRおよびPWR燃料棒とも平均運転出力37KW/m付近から著しい燃料棒の内圧増加をおこしたことがわかった。(3)BWR及びPWR燃料棒の照射後試験から得られた圧力測定値に対してFEMAXI-III計算は$$pm$$20%の誤差範囲内で一致した。

報告書

燃料ふるまい解析コードFEMAXI-IIIによる出力急昇試験燃料棒の破損応力とFPガス放出率の評価

柳澤 和章; 藤田 操

JAERI-M 83-228, 14 Pages, 1984/01

JAERI-M-83-228.pdf:0.54MB

水炉燃料棒のペレット被覆管相互作用(PCI)による破損は、燃料棒の力学的相互作用(PCMI)と放出FPガスによる化学的相互作用(FCCI)の相乗効果により発生すると一般には理解されている。PCI破損機構の解明にはこのような力学的相互作用によりジルカロイ被覆管に発生している円周応力と燃料棒内に腐食環境を作り出しているFPガスのふるまいを理解するのが必要である。一方、試験炉による炉内PCI破損実験では出力が急激に変動している燃料被覆管の円周応力を実測するのが技術的に非常に困難なうえ、ひとたびPCI破損がおこれば腐食環境を作り出していたFPガスが冷却材中にリークしてしまいデータを得ることができない。このように被覆管円周応力と燃料棒内FPガスはPCI破損研究に極めて重要な量であるのにも拘らず直接的にデータを得るのか難しく、この分野の研究を難しいものにしている。本報は燃料ふるまい解析コードFEMAXI-IIIを用い間接的にではあるがそれら量とPCI破損との関係について研究したものである。計算にはハルデン計画およびスタヅビック計画からの出力急昇試験公開データを用いた。

報告書

軽水炉燃料の初期起動時における燃料中心温度の評価 -ハルデン出力急昇試験研究成果

柳澤 和章; 藤田 操

JAERI-M 82-127, 53 Pages, 1982/09

JAERI-M-82-127.pdf:1.49MB

日本原子力研究所はノルウェー・ハルデン炉(HBWR)を用いてPCI破損機構解明を目的とした「ハンデル出力急昇試験」を昭和54年度から実施している。本報は軽水炉条件模擬下で基礎照射に入った現行17$$times$$17PWR、及び8$$times$$8PWR燃料につき初期起動時での燃料中心温度の評価を行なった結果である。解析は初期製造ギャップ及び棒内充填純ヘリウム加圧量を数種類にかえた時の、燃料棒の中心温度の照射下ふるまいを運転出力に対して行なった。本報の特色は現在実用炉にて使用されている現行標準及び1部改良国産燃料体(PWR9本、BWR6本)に対し、それらの照射下に於ける熱的ふるまいの解析を目的として、燃料中心温度及び棒内プレナム部ガス圧力等を棒の運転出力に対して経時的に再現性良く求めた点にある。データには一般性があり得た結果はそのまま実用炉の燃料棒にも適用できるところが多い。

報告書

IFA-508(I)データー解析速報,2; 燃料棒の直径変形,照射期間:1977年6月~7月,到達燃焼度:70MWd/tUO$$_{2}$$

柳澤 和章

JAERI-M 7711, 52 Pages, 1978/06

JAERI-M-7711.pdf:1.79MB

国産燃料体のHBWRにおける照射実験結果の解析を速報である。主に被覆管の直径変化について報告する。解析の対象となった照射期間は1977年6月-7月、到達燃焼度は70MWd/Tuo$$_{2}$$である。得た結果は下記の通りである。(1)被覆管にうねりが発生した。(2)リッジDr、サブリッジDsおよび谷の径Dtを定義した。(3)Drは出力の増加と共に増加した。燃料棒のギャップと被覆管肉厚の違いによってDr、DsおよびDtにも挙動の相違がみられた。(4)薄肉小ギャップ棒の最高出力(500W/cm)での最大歪はDr値で0.2%、永久 歪は0.13%であったが厚肉小ギャップ棒の最高出力(500W/cm)での最大歪はDr値で0.14%、永久歪は0.05%であった。(5)Dr値は燃料棒の底部、中央部および頂部で異なった。これにはサブリッジDsの効果が大きいことがわかった。(6)高出力保持中の緩和では薄肉管と厚肉管の差がみられた。径歪と軸歪との相関は薄肉管ではよく一致したが厚肉管ではなかった。径方向の変形様式はよく似ていた。(7)FEMAXIコードは比較的よく実験値と一致した。

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