鉛ビスマス冷却加速器駆動システムの熱設計,1; 定格運転条件に対する熱流動解析

Thermal design study of lead-bismuth cooled accelerator driven system, 1; Study on thermal hydraulic behavior under normal operation condition

秋本 肇; 菅原 隆徳  

Akimoto, Hajime; Sugawara, Takanori

鉛ビスマス冷却加速器駆動システム(ADS)の基本設計に資するため、定格運転時の熱流動解析を行った。概念設計で得られた機器の性能諸元と寸法を整理し、ADS設計解析コード用入力データを作成した。急峻な半径方向出力分布を有するADSの炉心部分を詳細にモデル化し、炉心内の3次元的な流体混合が炉心冷却に与える影響を評価した。定格運転時の熱流動解析の結果から、(1)定格運転時の最高被覆管表面温度と最高燃料中心温度は設計制限値を下回る。(2)燃料集合体間の冷却材流量配分に対する半径方向出力分布の影響は小さい。急峻な半径方向出力分布がある場合でも炉心加熱区間入口における冷却材流量分布はほぼ平坦である。(3)燃料棒表面における熱伝達率に対する半径方向出力分布の影響は小さい。出力の違いに伴う被覆管表面温度の差異は、主に燃料棒に隣接する冷却材温度の違いにより決定される。(4)蒸気発生器4基における熱水力学的挙動は対称である。また、主循環ポンプ2基における熱水力学的挙動も対称である。ことがわかった。詳細な計算で明らかとなって熱水力学的挙動を踏まえて入力データを簡素化した簡易モデルを作成した。

Thermal hydraulic behavior in a lead-bismuth cooled accelerator driven system (ADS) is analyzed under normal operation condition. Input data for the ADS version of J-TRAC code have been constructed to integrate the conceptual design. The core part of the ADS is modeled in detail to evaluate the core radial power profile effect on the core cooling. As the result of the analyses, the followings are found; (1) Both maximum clad temperature and fuel temperature are below the design limits. (2) The radial power profile has little effect on the coolant flow distribution among fuel assemblies. (3) The radial power profile has little effect on the heat transfer coefficients along fuel rods. (4) The thermal hydraulic behaviors along four steam generators are identical. The thermal hydraulic behaviors along two pumps are also identical. A fast running input data is developed by the simplification of the detailed input data based on the findings mentioned above.