原子力用語『チャギング』とは？
原子力を知りたい
先生、「チャギング」ってどういう意味ですか？
原子力マニア
チャギングとは、水中での蒸気凝縮によって生じる圧力振動のことです。
原子力を知りたい
蒸気凝縮がアンバランスになると、突然凝縮が起こって圧力振動ができるんですね。
原子力マニア
そうです。特に沸騰水型原子炉の圧力抑制系や加圧水型原子炉の冷却材喪失事故の際に発生しやすい現象です。
チャギングとは。
「チャギング」とは、原子力関連の用語で、水中で蒸気が凝縮することで起こる、規則的でない拍動的な圧力変動のことを指します。蒸気の供給量と凝縮の速度のバランスが崩れることで、急激な凝縮が起こり、その際に減衰する圧力振動が発生します。
沸騰水型原子炉（BWR）の圧力抑制システムでは、冷却材喪失事故や安全弁作動時に、プール内のベント（通気）管の出口付近またはベント管内でチャギングが発生します。加圧水型原子炉（PWR）では、冷却材喪失事故時に非常炉心冷却水（ECCS）の注入口付近でチャギングが起きる場合もあります。
チャギングの定義
チャギングの定義
チャギングとは、原子炉内で原子核分裂反応によって放出される中性子が核燃料内を規則的に移動する現象です。この移動に伴い、燃料内の反応率が周期的に変動します。チャギングは、原子炉の運転中に発生し、燃料集合体の寿命や炉心の安定性に影響を与える可能性があります。
チャギングが発生するメカニズム
-チャギングが発生するメカニズム-
チャギングが発生するメカニズムは、原子炉の制御棒が燃料棒の周りで振動することによって引き起こされます。制御棒は、原子炉の核分裂反応を制御するために使用され、燃料棒の反応性を調整します。通常、制御棒は燃料棒と接触していますが、何らかの理由で離れた際に振動が発生します。
この振動により、制御棒と燃料棒の間に隙間ができ、核分裂反応が局所的に増加します。その結果、エネルギーが急激に放出され、制御棒が燃料棒に再び接触するまで振動が続きます。このサイクルが繰り返されると、制御棒の損傷や原子炉の不安定化につながる可能性があります。
沸騰水型原子炉におけるチャギング
沸騰水型原子炉におけるチャギングとは、原子炉炉心内の冷却材の沸騰によって生じる振動のことです。沸騰水型原子炉では、冷却材として水が使用されており、炉心内で燃料棒から発生する熱によって水が沸騰します。この沸騰によって発生する気泡が燃料棒に衝突することで、燃料棒が振動する現象です。チャギングが発生すると、燃料棒の損傷や炉心の安定性に影響を与える可能性があります。そのため、沸騰水型原子炉ではチャギングを防ぐための対策が講じられています。
加圧水型原子炉におけるチャギング
加圧水型原子炉におけるチャギング
加圧水型原子炉（PWR）では、チャギング現象は制御棒の振動として発生します。制御棒とは、原子炉の核反応を制御するために挿入される棒状の構造物です。PWRでは、冷却材である加圧水が制御棒を貫通しており、その水流が制御棒に作用して振動を引き起こします。
この振動は、制御棒の振動数が加圧水流の周波数と共振するときに激しくなります。共振が生じると、振動が大きくなり、制御棒と原子炉容器の壁との接触が発生します。この接触により、制御棒に損傷が生じ、原子炉の安全性が低下する可能性があります。
チャギングの影響と対策
-チャギングの影響と対策-
チャギングが発生すると、燃料集合体の振動が大きくなり、燃料棒の損傷につながる可能性があります。 この振動は、燃料集合体の疲労亀裂や破損、さらには制御棒の振動による中性子束の変動を引き起こす可能性があります。また、チャギングは、原子炉の騒音や振動を増加させ、運転員の快適性や安全性を損なう可能性があります。
対策としては、チャギングを防止または軽減するための設計上の改善が実施されています。例えば、燃料棒の支持構造の強化や、燃料集合体内の流体の流れを均一化する設計が採用されています。さらに、チャギングを検知し、適切な対策を講じるための監視システムの導入が進められています。