報告書番号

T01029

タイトル（和文）

金属燃料FBRの炉心損傷時安全性評価 -溶融燃料と冷却材の熱的相互作用および燃料排出に関する検討-

タイトル（英文）

Safety Evaluation of Metallic Fuel Cores in Core Disruptive Accidents -Experimental Study on Molten Fuel-Coolant Interaction and Fuel Exclusion-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

溶融金属燃料の微粒化の支配因子を明らかにするため、銅及び銀とナトリウムを用いたFCI模擬実験を実施した。その結果、接触界面温度が溶融金属の融点より低い条件での主要な支配因子は溶融金属の過熱度と溶融潜熱であること、ナトリウム温度及び両液体の接触速度の影響は、本実験範囲ではほとんどないことが明らかとなった。 得られた微粒化相関式を用い、実機の炉心下端部での燃料排出挙動を予備的に評価した。その結果、燃料排出経路の等価直径が比較的大きい下部遮蔽体領域でFCIが発生した場合、3～50wt%程度の燃料排出が期待できるが、等価直径の小さい冷却材流路中で発生した場合、燃料排出はほとんど期待できないことがわかった。燃料の炉外排出によるCDAの影響緩和を実現するためには、下部軸ブランケットの削除あるいは短尺化等によって冷却材の沸騰領域を相対的に拡大させ、冷却材流路でのFCIを回避することが有効である。

概要 （英文）

In order to clarify the effect of principal factors that govern the thermal fragmentation of a molten metallic fuel jet in the course of Fuel-Coolant Interaction (FCI), which is important in evaluating the sequence of core disruptive accidents for metallic fuel fast reactors, a basic experiment was carried out using molten metallic fuel simulants (copper and silver) and a sodium pool. Thermal fragmentation originating inside the molten metal jet with a solid crust was clearly observed in all runs. It was verified that a small quantity of sodium, which is locally entrapped inside the molten jet due to the organized motion between the molten jet and sodium, is vaporized by the sensible heat and the latent heat of the molten metal, and the high internal pressure causes the molten jet with a solid crust to fragment. It is concluded that the superheating and the latent heat of the molten metal are the dominant factors on the thermal fragmentation. On the other hand, the effects of the Weber number and the subcooling of sodium are negligible in the present range of these parameters.Based on the fragmentation result of the molten metallic fuel simulants, the possibility of fuel exclusion from the bottom of metallic fuel cores was preliminarily evaluated. It was found that the fuel exclusion cannot be expected when the FCI occurs in the coolant channel, unlike in the lower shielding region of the core. In order to achieve sufficient exclusion of dispersed fuel, elimination or reduction of the lower axial blankets, which results in the avoidance of the occurrence of the FCI in the coolant channel, is effective.

報告者

キーワード