報告書番号

L12007

タイトル（和文）

使用済燃料プールの事故時冷却特性評価 －MAAPコードを用いた冷却機能及び冷却材喪失事故解析－

タイトル（英文）

Evaluation of cooling characteristics for spent fuel pool accidents -Analysis of loss-of-cooling and loss-of-coolant accident in SFP with MAAP code-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

本研究では、シビアアクシデント解析コードMAAPを用い、使用済燃料プール（SFP）の冷却機能喪失事故およびプラント大規模損傷に伴うプール水喪失事故を対象として、過渡解析を実施した。その結果、SFPに貯蔵された全使用済燃料集合体の半数が、炉停止後最短時間で取り出された高出力集合体で構成されるとした熱的に厳しい条件において、冷却機能喪失事故が発生し、かつプール水の補給が無い場合にプール燃料の損傷を防止するためには、燃料露出開始までの数日間のうちに冷却機能の回復やプール水の補給を行う必要があることが明らかとなった。また、SFPで冷却材喪失事故が発生した場合、崩壊熱の大きさによってはプール水リーク量が比較的小さいケースの方が大きいケースよりも、被覆管健全性の観点からは厳しい結果となる場合が見られた。さらに、プール水の瞬時全量喪失を仮定した場合、崩壊熱が約1MW以下であれば、空気の自然循環冷却とSFP壁へのふく射伝熱により、被覆管の健全性は維持されることがわかった。

概要 （英文）

In the present study, the spent fuel pool (SFP) accident analyses using the integral severe accident code "MAAP" were performed to predict the event sequence of both loss-of-cooling and loss-of-pool water accidents. The SFP model in MAAP5 code can calculate time to boiling, time to uncover and heatup of fuel assemblies, Zr-water and Zr-O2 oxidation, and a gas natural circulation once the water level decreases below the bottom of the fuel rack or the fuel rack is melted away. The total decay heat power of fuel assemblies in the SFP and the leak rate of pool water are treated as variables in the present study.
Under the severe thermal condition that the half of the SFP inventory is consisted of the fuel assemblies whose cooling time is only 7 days, the pool water temperature reaches the saturation temperature at about 11 hours after the onset of the loss-of-cooling accident, and the pool level drops to the top of active fuels at about 89 hours. Then the peak cladding temperature reaches at 1200 deg-C in 7.7 hours after the fuels are uncovered.
It is found from the loss-of-pool water accident analyses that ensuring natural circulation of air in the spent fuel assemblies at early phase of the accident sequence is essential in preventing fuel damages. Even in case of the large leak rate or the instantaneous loss-of-pool water scenario, small decay heat can be cooled by natural circulation of air in the spent fuel assemblies.

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