ナトリウム棒状燃焼解析コードSOFIRE-M3の開発

Development of sodium columnar combustion code SOFIRE-M3

大野 修司  ; 中村 正志

Ohno, Shuji; not registered

〔目的〕 FBRプラントで想定されるナトリウム棒状漏洩燃焼時の熱的影響評価手法を開発整備する。〔手法〕 SAPFIRE施設の密閉型鋼製円筒容器SOLFA-2を使用して実施したNa棒状漏洩燃焼試験Run-E3シリーズの結果をもとに,棒状燃焼速度の実験相関式を導出し,Na燃焼解析コードSOFIRE-MIIに組み込む。また,以前にSAPFIRE施設で行った大規模Na漏洩燃焼試験Run-E2及びRun-D2の試験後解析を実施し,新たに開発整備した解析コードのSOFIRE-M3の検証を行う。〔結果〕 以下の特徴を有するNa棒状燃焼解析コードSOFIRE-M3を開発整備した。 -Na棒状燃焼速度は,Na漏洩流量,漏洩高さ,雰囲気酸素濃度をもとに,Run-E3シリーズで導出した実験相関式から計算する。 -棒状燃焼に伴って発生する反応熱は,ナトリウムと雰囲気ガスとに分配される。この熱移行分配に関するパラメータは,新解析コードを使用したRun-E3試験の試験後解析により最適化されており,この最適パラメータを使用した場合のNa燃焼時熱移行評価精度は約30%以内である。また,Run-E2試験及びRun-D2試験の試験後解析を行った結果,SOFIRE-M3コードの計算値と試験測定値は良好に一致した。このコードの開発整備により,配管からの現実的なナトリウム漏洩形態である棒状漏洩燃焼に伴う熱影響評価が可能となった。今後の課題としては,Na漏洩流量のより大きな範囲の試験データをもとに,実験相関式を改良することが挙げられる。

Conputational code SOFIRE-M3 has been developed to evaluate the thermal consequences which would be brought by the sodium columnar leak and fire accident postulated in the FBRs. New code is the improved version of SOFIRE-MII and has following features. (1)Sodium columnar combustion rate is calculated from the empirical formula which has been derived from the results of Run-E3 test series and has the terms of sodium leak rate, leak height, and oxygen concentration in the atmosphere. (2)Calculational parameters of heat distribution fraction, which determine the reaction heat transferred to both sodium and gas, have been optimized by the post-test calculations of Run-E3 using the SOFIRE-M3 code. The code predicts heat transfer phenomena within 30% of accuracy when the optimized parameters are used. Calculations of large-scale sodium leak and fire tests Run-E2 and Run-D2, which had been performed at the SAPFIRE facility in 1985 and 1986 respectively, showed good agreement between code calculated and measured data. This SOFIRE-M3 code can contribute in the near future to the more optimized designing and safety evaluation of FBR p1ant. Refinement of the empirical formula and improvement of the code remain as future subjects related to the effect of sodium leak rate on the columnar combustion rate.