HTTR水素製造システム実規模単一反応管試験装置を用いた動特性解析コードの検証; 蒸気発生器及び放熱器を用いた2次ヘリウムガス冷却システム(受託研究)

Verification of HTTR hydrogen production system analysis code using experimental data of mock-up model test facility with a full-scale reaction tube; Cooling system of the secondary helium gas using steam generator and radiator (Contract research)

佐藤 博之  ; 大橋 弘史 ; 稲葉 良知  ; 前田 幸政; 武田 哲明; 西原 哲夫 ; 稲垣 嘉之

Sato, Hiroyuki; Ohashi, Hirofumi; Inaba, Yoshitomo; Maeda, Yukimasa; Takeda, Tetsuaki; Nishihara, Tetsuo; Inagaki, Yoshiyuki

原子炉と水素製造設備の接続にかかわる技術課題の一つとして、水素製造設備の化学反応器の負荷変動に起因する2次ヘリウムガス温度変動が原子炉へ伝播することによる原子炉スクラムの回避が挙げられる。この対策として、原研は化学反応器の下流に蒸気発生器及び放熱器を用いた2次ヘリウムガス冷却システム(以下、「冷却システム」と呼ぶ)を配置し、本冷却システムにより2次ヘリウムガスの熱過渡を吸収緩和し中間熱交換器入口2次ヘリウムガス温度を一定に制御することを提案している。蒸気発生器と放熱器を用いた冷却システムについて解析コードの検証を行った。本冷却システムは放熱器の伝熱管外を流れる空気で冷却することにより蒸気発生器の圧力制御を行い、蒸気発生器出口2次ヘリウムガス温度を一定に保持する。この圧力制御特性は放熱器伝熱管外を流れる空気の伝熱特性に支配される。このため、実規模単一反応管試験装置による試験結果から空気の伝熱特性を明らかにし、これをもとに解析を行った結果、解析は冷却システムの圧力,温度,流量及び熱交換量等の試験結果をよく模擬でき、本解析コードの検証を行うことができた。

In a hydrogen production system using HTTR, it is required to control a secondary helium gas temperature within an allowable value at an intermediate heat exchanger (IHX) inlet to prevent a reactor scram. To mitigate thermal disturbance of the secondary helium gas caused by the hydrogen production system, a cooling system of the secondary helium gas using a steam generator(SG) and a radiator will be installed at the downstream of the chemical reactor. In order to verify a numerical analysis code of the cooling system, numerical analysis has been conducted. The pressure controllability in SG is highly affected by the heat transfer characteristics of air which flows outside of the heat exchanger tube of the radiator. In order to verify a numerical analysis code of the cooling system, the heat transfer characteristics of air has been investigated with experimental results of a mock-up model test. It was confirmed that numerical analysis results were agreed well with experimental results, and the analysis code was successfully verified.