ナトリウムプール火災計算モデル(SPM)

Sodium pool fire model (SPM)

三宅 収; 山崎 洋嗣*; 川部 隆平*; 姫野 嘉昭; 宮口 公秀

Miyake, Osamu; Yamazaki, Hiroshi*; not registered; Himeno, Yoshiaki; Miyaguchi, Kimihide

高速炉の安全設計の一環として行われるナトリウムプール火災解析には、計算コードとして、SOFIRE-M2コード、もしくはプール火災とスプレイ火災を組み合わせたASSCOPSコードが使用されてきた。ところがプール火災は、近年は上記の計算コードが開発された時代と比べ、実験を通じて現象がより詳細に把握できる段階になってきている。一方、現在の高速炉プラントの合理化に対する動向から、プール火災とその熱的影響を、より現実的に評価できるよう精度の高い計算コードが今後要求されてくるものと推定する。そこで、このような現状と動向に鑑みて、主に二次冷却系の空気雰囲気に於けるナトリウムプール火災を対象に新たな計算モデル、SPM(Sodium Pool Fire Model)を開発した。SPMでは、実際の現象を出来るだけ忠実にモデル化する目的で、ナトリウムプール表面の上方に燃焼フレーム(火災)を考え、フレーム内における燃焼反応と、燃焼反応によって生成される反応熱の周囲雰囲気及び周囲構造物への熱伝達を考慮した。モデルの妥当性の検証については、米国HEDLのCSTF施設および西独KfKのFAUNA施設による実験結果、および従来の計算コードであるSOFIRE2あるいはSOFIRE―M2による計算結果との比較検討を行った。比較検討の結果、SPMの計算結果は、実験値にほぼ一致するかやや保守的な値となったが、プール温度については、SOFIRE―M2による計算結果と比べ著しい改善が見られ、より実測値に近い計算結果を得た。

For the analysis of sodium pool fire accidents in the LMFBR safety design, the computer codes SOFIRE-MII and ASSCOPS (the latter evaluate the pool-spray combined fires) have been utilized. In regard to the combustion phenomena of pool fire, better understanding has been obtained by experiments since the time of development of above mentioned codes. On the other hand, for the purpose of rationalization of the present LMFBR plants, the detailed analysis code is supposed to be required which can evaluate the sodium fires and their thermal effects more accurately and can remove existing conservatism of the present codes. Therefore, considering the requirement of the current status and trends, a new sodium pool fire model (SPM) has been accomplished mainly aiming at the evaluation of sodium fires under the air-filled secondary system condition. To model the actual phenomena precisely as possible, SPM takes account of the combustion flame above the pool surface, and the combustion heat and the heat transports to ambient and to the surrounding structures are estimated. To verify SPM, the comparisons of calculated results with experimental data obtained by the U.S. HEDL's CSTF and the German KfK's FAUNA facilities are presented. The comparisons with SOFIRE-II and SOFIRE-II are also discussed. Results show that the SPM predictions give reasonable agreement or somewhat overestimation, though, the pool temperature predictions are greatly improved in comparison with those of SOFIREs.