大型FBRにおける内筒設置の是非に係わる検討

Investiation on presence of inner barrel for large fast breeder reactor

村松 壽晴

Muramatsu, Toshiharu

大洗工学センター技術開発部プラント工学室で設計研究が進められている大型炉について、内筒設置の是非に関する検討を手動トリップ事象を対象とした熱流動解析により実施した。検討の対象とした熱流動特性は、温度成層化現象,系統熱過渡特性,周方向温度分布特性および液面近傍流速特性の4項目である。多次元コードAQUAによる3次元解析を分析した結果、以下の結論が得られた。(1) 温度成層化現象に関しては、内筒有無による現象への影響は小さい。また、発生する軸方向温度分布の継続時間が短く、構造健全性上問題となるとは考え難い。したがって、本現象は、内筒設置の是非に関して制限を与えないと考えられる。(2) 系統熱過渡特性に関しては、内筒を設置しない場合最大約-2.0/sのコールドショックを与えるため、内筒を設置する方が望ましい。(3) 周方向温度分布特性に関しては、内筒有無による現象への影響は小さい。また、発生する周方向温度分布の継続時間が短いことから、構造健全性上の問題は小さいと予想される。したがって、内筒設置の是非に関しては制限を与えないと考えられる。(4) 液面近傍流速特性に関しては、内筒は設置しない方が望ましい。以上より、系統熱過渡特性の観点から、内筒が必要と結論付けられるが、この特性が何らかの設計上の工夫(例えば、有効混合容積の増加)により改善できれば、内筒の設置は構造設計成立の必要条件とは成らないと判断される。

In-vessel thermohydraulics analysis was conducted for transient simulating a pump coast down and reactor scram (manual reactor trip event) to evaluate effects of an inner barrel on a large fast breeder reactor. Then four thermohydraulics phenomena, a thermal stratification, a main loop temperature transient, a circumferential temperature distribution and a sodium surface velocity were discussed. Through the analysis using the multi-dimensional code AQUA and the discussion, the following have been effects of the inner barrel as obtained: [Thermal Stratification] This phenomenon is not influenced very much on presence of an inner barrel. And appearance of an axial temperature distribution can be neglected from a structural design. [Main Loop Temperature Transient] An inner barrel is required. Because a cold shock with maximum temperature transient -2.0C/s occurred at a outlet nozzle when an inner barrel was not equipped. [Circumferential Temperature Distribution] This phenomenon is not influenced very much on presence of an inner barrel. And appearance of the temperature distribution can be neglected from a structural design. But further investigation on a thermal stress at reactor vessel is necessary. [Sodium Surface velocity] An inner barrel is unnecessary. From the above results, it is concluded that an inner barrel is unnecessary if the cold shock is improved by a increase of effective mixing region on a design.