報告書番号

T99010

タイトル（和文）

溶融金属とナトリウムの液-液直接接触時の機械的相互作用の解明 -～溶融金属初期温度の影響～-

タイトル（英文）

Experimental Study on Mechanical Interaction Between Molten Metal and Sodium -Effect of Initial Temperature of Molten Metal-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

金属燃料高速炉の炉心損傷事象を評価するうえで重要な現象である、溶融燃料と冷却材の相互作用(FCI)に着目し、アルミニウムと銅を溶解してナトリウムに落下させるFCI模擬実験を行い、回収された燃料模擬物質の形状観察と粒径分布の測定を実施した。その結果、ナトリウムが沸騰しない温度条件で落下させた溶融アルミニウムの変形・破砕現象は、アルミニウムの初期温度によって４段階に分類でき、初期温度が高くなると破砕が進行することが明らかとなった。また溶融銅がナトリウム中に柱状で落下する体系では、溶融銅はナトリウムから流動抵抗を受けて変形し、その際に内部に捕らえ込まれたナトリウムが沸騰することにより圧力が上昇して破砕が生じることがわかった。本結果をもとに金属燃料高速炉におけるFCI時の溶融燃料の変形・破砕挙動を定性的に検討した結果、溶融燃料は本研究における銅と同等以上に微細化される可能性が高いと推定された。

概要 （英文）

Basic experiments using molten metal and sodium have been conducted to measure both particle size and fragment shape, focusing on post-pin-failure molten-fuel coolant interaction (FCI), which is important in evaluating the sequence of a core disruptive accident (CDA) for metallic fuel fast reactors. Aluminum and copper were used to simulate metallic fuel. It was found that the transformation and fragmentation behaviors of molten aluminum under the non-boiling sodium condition could be classified into four stages according to the initial temperature of the molten aluminum. The degree of fragmentation increased with higher initial temperature of the melt. On the other hand, molten copper falling through the sodium in columnar form was transformed by hydrodynamic force, entraining some of the surrounding sodium. When the entrained sodium was heated sufficiently to vaporize from the melt , high pressure built rapidly and caused fragmentation. Based on the results of a qualitative investigation of FCI behavior of a metallic fuel core, it can be predicted that molten fuel will fragment as much as or more than the copper in the present study.

報告者

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