Experimental study on thermal-hydraulics and neutronics coupling effect on flow instability in a heated channel with THYNC facility

THYNC装置によるチャンネル安定性に及ぼす核熱結合条件の影響に関する実験的研究

井口 正; 柴本 泰照 ; 浅香 英明; 中村 秀夫  

Iguchi, Tadashi; Shibamoto, Yasuteru; Asaka, Hideaki; Nakamura, Hideo

BWR炉心では、核動特性と熱水力特性は常に相互に影響し合い、これを核熱結合と呼ぶ。従来は、炉外での核熱結合模擬は困難であった。これは、主として核動特性のリアルタイム模擬と高温・高圧でのボイド率のリアルタイム計測が困難であったことによる。著者らは、核動特性のリアルタイム模擬の手法を提案するとともに、リアルタイム計測が可能なボイド率計測手法を確立し、炉外での核熱結合模擬に成功した。この模擬手法を用いて、核熱結合条件でのチャンネル安定性データをTHYNCにより取得した。実験は、圧力2-7MPa,サブクーリング10-40K,質量流束270-667kg/msの範囲で行った。THYNCデータでは、核熱結合効果により、チャンネル安定限界は低下した。今回のTHYNC実験では実機の場合よりも核熱結合の影響が顕著となる条件設定であったが、非核熱結合条件の場合に比べて安定限界低下率は、圧力7MPaで10%以内であった。

Thermal-hydraulic and neutronic dynamics are always interrelated in BWR core. This is called thermal-hydraulic and neutronic (T/N) coupling. Channel stability experiments with T/N coupling under non-nuclear condition are very limited. This is mainly due to the difficulties in the real-time simulation of neutron dynamics and in the fast-response void fraction measurement under high-pressure and temperature conditions. Authors have developed techniques to solve the above difficulties, and have succeeded in experimentally simulating T/N coupling under non-nuclear conditions with the THYNC facility. Using THYNC facility, T/N coupling effect on channel stability was investigated. Experiments were performed under Pressure=2-7MPa, Subcooling=10-40K, and Mass flux=270-660kg/ms. THYNC results indicated T/N coupling lowered the channel stability threshold. The reduction of channel stability threshold due to T/N coupling was small within 10% at 7MPa in the present THYNC experiment, although the experimental condition was set to be more severe than that supposed in a reactor.