報告書番号

L08001

タイトル（和文）

金属燃料要素の溶融線出力の評価

タイトル（英文）

Estimation of Linear-Power-to-Melting of Metal Fuel

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

高速炉用金属燃料要素の設計においては、燃料スラグの溶融の有無の評価が重要となる。そこで、燃料スラグ温度、燃料成分再分布、スエリングおよび固相線温度を計算するための解析モデルを作成して、各々の照射挙動が燃料スラグ温度に与える影響を検討した結果、実効熱伝導率の評価の際にボンドナトリウム浸入を考慮しないことで保守側の燃料スラグ温度分布が得られることを確認した。この結果を踏まえて、燃料成分再分布現象によって固相線温度が低い低Zr濃度領域が形成されることなどを考慮した溶融線出力評価手法を構築した。この手法を用いて、定格時の軸方向最大線出力に対する溶融線出力の比を厳しい側に評価したところ、中～大型炉用金属燃料要素の中で溶融線出力比が最も小さくなる場合（Pu富化度26％、最高線出力500W/cm、被覆管内側最高温度650℃）でも溶融線出力比は1.2以上となり、金属燃料要素は溶融に対して十分な余裕があることが確認できた。

概要 （英文）

The judgment of fuel slug melting is important in the design of fast reactor metal fuel. In this study, the analytical models were introduced for the calculation of fuel slug temperature, fuel constituent redistribution, swelling and solidus temperature. These models were used to assess the influence of the irradiation behavior on the fuel slug temperature. The assessment revealed that the conservative result of fuel slug temperature was given by excluding the bond sodium infiltration effect from the calculation of the effective thermal conductivity of the fuel slug. On the basis of this result, the method to estimate the linear-power-to-melting was developed. The formation of the low Zr region in the fuel slug, where the solidus temperature is lower than that of the other regions, was incorporated into the estimation. The conservative estimation has indicated that the ratio of the linear-power-to-melting to nominal peak linear power is not lower than 1.2 even in the case of the high Pu content Pu/(U+Pu)>26% and the high nominal peak linear power 500 W/cm. This suggests that the metal fuel has a sufficient margin to the fuel slug melting.

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