高速炉の冷却系に関する総合試験計画; 炉容器および1次冷却系モデルの検討

Large-scaled thermohydraulic tests plan for cooling systems in fast reactors; Experimental models of reactor vessel and the primary cooling system

上出 英樹 ; 林 謙二; 軍司 稔; 林田 均 ; 西村 元彦; 飯塚 透; 木村 暢之; 田中 正暁  ; 仲井 悟; 望月 弘保; 榊原 安英  

Kamide, Hideki; Hayashi, Kenji; Gunji, Minoru; Hayashida, Hitoshi; Nishimura, Motohiko; Iitsuka, Toru; Kimura, Nobuyuki; Tanaka, Masaaki; Nakai, Satoru; Mochizuki, Hiroyasu; Sakakibara, Yasuhide

動力炉・核燃料開発事業団では「原子炉冷却系総合試験」として,高速炉の実用化を目指し,実証炉段階で採用される原子炉冷却系に係る新概念技術の確立を目的とし,原子炉容器から蒸気発生器までの1次,2次冷却系,水蒸気系,崩壊熱除去系を総合的に模擬した大型ナトリウム試験を計画している。実証炉の特徴であるトップエントリー配管システム,炉内冷却器を用い自然循環を積極的に活用した崩壊熱除去系,低温流体循環方式の炉容器壁保護系,一体貫流型蒸気発生器,再循環系を用いた崩壊熱除去運転などを含め配管短縮化,機器のコンパクト化,高信頼性崩壊熱除去システムなどについて熱流動上の課題,構造上の課題を設定し,それらを解決できる試験装置として特に原子炉容器ならびに1次冷却系の試験モデルの検討を行った。特に(1)実証炉の熱流動と構造上の課題に対する解決方策としての充足,(2)熱流動上の課題と構造上の課題のバランス,(3)総合試験として系統全体での複合現象,構成機器間の熱流動的および構造的相互作用の模擬を重視して,試験モデル候補概念の創出,予測解析を含む定量的な比較評価,モデルの選定を行った。さらに,選定モデル候補概念を元に,「原子炉冷却系総合試験」全体の試験装置概念を構築した。

Large-scaled thermohydraulic tests are planned for some new key technologies in the heat transport systems of demonstration fast reactors, in which the reactor vessel, the primary system, the secondary system, water-steam system, and the decay heat removal systems are modeled. Thermohydraulic issues and structural integrity issues were discussed for the top entry piping systems with satellite pools of the intermediate heat exchangers and the pumps, the natural circulation decay heat removal using direct heat exchangers in a reactor hot pool, the reactor vessel wall cooling system, and the new type of steam generators in the demonstration reactor. Concepts of the experimental model for the reactor vessel and the primary system were created and compared with each other for the sodium test facility which enables to answer the thermohydraulic and structural integrity issues. Following items were considered in the creation and in the selection of the models; (1)solution of the issues for Demonstration First Reactor on total system characteristics, the reactor vessel wall cooling system, the decay heat removal system, and the steam generator, (2)balance between the thermohydraulic issues and the structural integrity issues, (3)simulations of compound phenomena and interactions between the components and the heat transport systems. Total system of test facility was specified based on the selected test model.