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高速実験炉「常陽」照射燃料集合体冷却材混合効果試験 : A型特殊燃料集合体内もんじゅ試料部(7本ピンバンドル)試験

Experimental studies on the coolant mixing effect in a "Joyo" irradiated fuel Assembly; Experimental results for the 7-pin bundle in the A-Type irradiation fuel assembly

金沢 光雄*; 内山 雅博*; 大坪 章*; 岡田 敏夫; 山口 勝久; 青木 忠雄

not registered; not registered; not registered; not registered; Yamaguchi, Katsuhisa; Aoki, Tadao

A型特殊燃料集合体内もんじゅ試料部の冷却材混合効果を模擬燃料集合体(7本組ヒータピンバンドル,ピン外径6.5mm,ワイヤラッピングピッチ209--)を用いてナトリウム中で実験的に調べた。試験では,ヒータピンを適当に組合せて(1,4,7本)発熱させ,径方向および軸方向の冷却材温度分布と被覆管表面の温度分布をクロメルーアルメル熱電対を用いて測定した。試験条件は以下のとおりである。入口ナトリウム温度370$$^{circ}C$$ 線出力40$$sim$$520W/-- レイノルズ数5,700$$sim$$41,000 測定したサブチャンネル冷却材温度分布は,SWIRLコードおよびCOBRA―4コードを用いて解析・評価を行い,被覆管表面の温度分布は,SPOTBOWコードを用いて解析・評価を行った。この結果次のことが明らかになった。(1)SWIRLコードの未知のパラメータである混合係数Cs1),Cs2),Cs3)の値を実験解析により評価し,定格レイノルズ数(Re=30,000)での値として,Cs1)=0.55,Cs=2.30,Cs3)=0.74を得た。また,得られた混合係数に対する感度およびレイノルズ数依存性を評価した。感度評価では,内部サブチャンネル間の混合係数Cs1)は,他の2つに比べて感度がにぶいことがわかり,レイノルズ数依存性は,Cs1)およびCs2)においては,ほとんどみられず,Cs3)においてレイノルズ数とともに減少し一定値に落ちつく傾向がみられた。(2)COBRA―4コードによるサブチャンネル冷却材温度分布の実験解析により未知パラメータである強制クロスフローパラメータDUR1,DUR2,DUR3の値を評価し,定格レイノルズ数(Re=30,000)における値としてDUR1=0.012,DUR2=0.05,DUR3=0.08を得た。また,得られたパラメータの感度およびレイノルズ数の依存性を評価した。感度評価では,内部サブチャンネル間の強制クロスフローパラメータは,他の2つに比べて感度がかなり小さいことがわかり,レイノルズ数の依存性については,DUR1,DUR2およびDUR3ともにレイノルズ数の増加につれて,減少する傾向がみられた。(3)SPOTBOWコードによる被覆管表面温度分布解析の結果,計算値は,実測値より高目であった。ただし,SPOTBOWコードによる解析では,ワイヤ位置や熱流束分布の指定での制約上実験

The subchannel coolant mixing effect in the "Joyo" A-Type irradiated fuel assembly, has been experimentally investigated by using the sodium test 100p, the mixing test loop, and a mockup test section (7 heater pin-bundle; pin diameter=6.5 mm, wire diameter=0.9 mm, pin pitch=7.45 mm, wire wrapping pitch=209 mm). The radial and axial temperature profiles were measured with calibrated Chromel-Alumel thermocouple (6.5 mm in outer diameter) attached on the pin and rapper tube surfaces. The experiments were performed under the following conditions: (Inlet sodium temperature 370$$^{circ}$$C) (Linear power of heater pin 40$$sim$$520W/cm) (ReynoldS number 5,700$$sim$$41,000) The subchannel sodium temperature profiles measured were compared with the calculated results by the SWIRL and COBRA-IV codes, while the cladding temperature profiles measured were compared with the results by the SPOTBOW code. These analyses led to the following conclusion: (1)The mixing coefficients Cs(1), Cs(2) and Cs(3) of the SWIRL code were fitted satisfactorily by the data and the values for the 7-pin bundle were 0.55, 2.30 and 0.74 in order at the Reynolds number of 30,000. The mixing coefficient Cs(1) was less sensitive to the calculated subchannel temperatures than the others, Cs(2) and Cs(3). The mixing coefficient Cs(3) decreased with the increasieng Reynolds number, while the others kept almost constant. (2)The forced cross flow parameters DUR1, DUR2 and DUR3 of the COBRA-IV code were also fitted wen and the following values were obtained for the 7-pin bundle at the Reynolds number of 30,000: DUR1=0.012, DUR2=0.05 and DUR3=0.08. The sensitive forced cross flow parameters DUR(1) was less sensitive to the calculated subchannel temperature than the others, All of them decreased with increasing Reynolds number. (3)The circumferential temperature distribution caluculated by the SPOTBOW code for the cladding of a specified heater pin was higher than that measured. However, there was ...

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