Development of assessment method for a self-leveling behavior of debris bed and analyses of experiments

デブリベッドのセルフ・レベリング挙動のための評価手法の構築と実験解析

田上 浩孝 ; Cheng, S.; 飛田 吉春; Guo, L.*; Zhang, B.*; 守田 幸路*

Tagami, Hirotaka; Cheng, S.; Tobita, Yoshiharu; Guo, L.*; Zhang, B.*; Morita, Koji*

SFRのシビアアクシデントにおいて、燃料デブリが冷却限界厚さを超えて堆積した場合、セルフ・レベリング挙動によってデブリベッド厚みが冷却限界を下回ることが期待される。ゆえに、SFRの安全解析においてセルフ・レベリング挙動を評価することは重要であるが、これを解析する手法は存在しない。そこで、本研究ではセルフ・レベリング挙動に固有の現象を解析するための新規手法を開発することを目的とする。デブリベッドのセルフ・レベリング挙動の特徴から、Bingham流体を仮定することで新規手法を開発した。新規手法は粒子間衝突を模擬した粒子間相互作用と粒子間接触の効果を模擬した2つのパートにより構成される。この新規手法に対して固気液三相流からなるセルフ・レベリング挙動模擬実験を用いて検証を行った。新規手法は、モデルパラメータに依存するものの模擬実験結果をよく再現する。このことから、本新規手法がSFR環境下におけるデブリベッドのセルフ・レベリング挙動に対する適用性を有することが示された。

The object of this study is to develop new analytical methods to simulate unique phenomena in self-leveling behavior and implement it to SFR safety analysis code. The new methods are developed with assuming that the debris bed behaves as Bingham fluid from this feature. They are categorized into two main parts. The first part is particle interaction models to model the effect of particle-particle collisions. The second part is a large deformation method, which simulates Bingham fluid characteristic of debris bed. An experimental study of self-leveling behavior is analyzed to validate the new methods. The assessment results show that these methods provide a basis to develop analytical methods of self-leveling behavior of debris bed in the safety assessment of SFRs.