高温・高圧水噴出試験によるSWACS水噴出率モジュールの検証 : LMFBR蒸気発生器伝熱管破断時の水噴出率に関する試験研究(第2報)

Validation on a water leak calculation module of SWACS by high temperature and pressure water blowdown tests; Report No.2 : Study of water leak rate from a failed heat transfer tube in an LMFBR's SG

広井 博*; 三宅 収; 佐藤 稔*

Hiroi, Hiroshi*; Miyake, Osamu; not registered

蒸気発生器伝熱管破断時の水噴出率計算用の計算コード(SWAC―11)の妥当性を検証するために,長い管路での高温・高圧水のブローダウン試験を実施し,定常水噴出率ならびに圧力,スラスト力の過渡変化が測定された。特に,スラスト力測定に「ばね・質量」モデルを適用することで極めて短時間の過渡変化データが得られた。これらの試験結果はSWAC―11と比較された。定常時の測定値に対しては,Moodyモデル,二相増倍係数に関しても検討した。得られた主な結論は,以下のとおりである。定常値に関して,SWAC―11は全体を通して概略よく合っているが,飽和水の高圧領域では水噴出率,スラスト力を1015%低く見積る。これは二相増倍係数にThomの相関を使用することで改善される。噴出開始から約5msec後の値に関しても,SWAC―11はほぼ妥当な値を予測する。サブクール水に対してもSWAC―11の流動モデルは適用できる。噴出直後のスラスト力は,WaveForceとB1owdownForceの合力Fであるが,そのFと初期圧力Poと断面積Sとの関係は飽和水条件ではF/S・Po1.0であり,データを包絡する整理式としてはF/S・Po=1.36であった。スラスト力,圧力の過渡変化全体の計算結果と測定結果とを詳細に比較すると,計算結果は単調な変化を示しているのに対し,測定結果はより複雑な波形であり,完全には一致しなかった。この傾向は,特にサブクール水条件で顕著であった。過熱蒸気による試験結果は,定常値および非定常値ともに,既報のガス噴出試験と同様に,測定値とSWAC―11の予測値は一致した。

Blowdown tests of high temperature and pressure water from a long pipe were carried out to validate the computer code SWAC-11 which is used for the calculation of the water leak rate from a failed heat transfer tube in an LMFBR's SG. The steady leak rate, and transients of pressure and thrust force of the pipe were measured. Especially, the short term transient of thrust force can be obtained by a new measuring method using the spring-mass model. These data were compared with calculation results of SWAC-11. As for steady data, the Moody's model of the critical flow and the effect of the two-phase multiplier were studied. Major conclusions are as follows: (1)The calculation results of SWAC-11 almost agreed with the steady data. But in detail, SWAC-11 inclined to predict 10 15% less than experimental data of water leak rate and thrust force in the case of high pressure saturated water. This discrepancy will be reduced by introducing the Thom's correlation as the two-phase multiplier. (2)The calculation results of SWAC-11 also agreed with the experimental data after 5 msec since the blowdown was initiated. (3)The flow model of SWAC-11 can be applied to the blowdown of the subcooled water. (4)The thrust force (F) immediately after the blowdown is the sum of the wave force and the blowdown force. The relation of F, the initial pressure P, and cross section S can be given by the expression, F/SP=1.36. (5)Compared with calculation results in detail, the profiles of experimental data were found to be more complicated. This tendency was observed markedly in the case of the subcooled water blowdown. (6)Test results of superheated steam blowdown agreed with SWAC-11 predictions as for unsteady data as well as steady data.