ATR中小型炉の自然循環流動解析

Natural circulation flow analysis of middle size ATR

村田 満*; 石井 裕治*

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昨年度(平成5年2月)に実施した「ATR中小型炉の自然循環特性解析」では、自然循環の基本的な流動特性を把握し、1000MW-級の自然循環炉の成立性を検討する目的で行われた。本研究では、昨年度の結果に基づき、同炉の設計に資するための感度解析を実施し、以下に示す項目について、明らかにした。(1)上昇管口径の影響 上昇管口径を5Bとしたケースを基本ケースとし、配管の制作コストを低減する目的で、同口径を3Bとしたケースの解析を行った。その結果、上昇管口径5Bでは、チャンネル出力1.8MWでドライアウトしないが、同口径3Bでは、1.8MWでドライアウトに至る。(2)上昇管本数の削減と上昇管口径の変更による影響 基本ケースを基に、2本の圧力管からYピース管を用い、1本の上昇管に接続させ、上昇管本数を1/2とし上昇管口径は5B、及び4Bとしたケースを解析した。上昇管本数を1/2とする事により」自然循環量は低下するが、上昇管口径5Bのケースは、チャンネル出力1.8MWではドライアウトしない。しかし、同4Bのケースは、1.8MWでドライアウトする。(3)中間ヘッダーへの接続と上昇管口径の変更による影響 圧力管からの配管50本を中間ヘッダーへ接続し、中間ヘッダーからは従来の上昇管の流路断面積の50倍とした大口径の上昇管を蒸気ドラムへ接続させ、併せて上昇管口径を24B、並びに32Bとしたケースを解析した。両ケース共に、基本ケースに比べ自然循環量は少なくなるが、共にチャンネル出力1.8MWでは、ドライアウトに至らない。(4)圧力管口径の影響(1)(3)の解析結果より、チャンネル出力を上昇させた場合、圧力管部の圧力損失の影響が大きくなり、流量が低下するため、圧力管を広げた解析を行った。圧力管口径を広げる事により、自然循環量は増加するが、チャンネル出力が高くなるに従い、口径が広いケースの方が、流量振動が激しくなる。しかし、両ケース共にチャンネル出力1.8MWでは、ドライアウトに至らない。本解析結果より、上昇管口径を4Bとし、上昇管本数を1/2としても圧力管口径を122.0MMとする事により、チャンネル1本当り1.8MWの出力が得られる。

The study in last year examined the realization of 1000MWt natural circulation ATR. In this study. The sensitivity analysis is did making for the design. The results are as below. (1)The influence of riser pipe diameter. The natural circulation on riser pipe 3B is analyzed. 3B pipe is cheaper than 5B riser pipe that is a base condition. The results are that fuel dryout is happen by 1.8MW channel power on 3B, but is not happen on 5B riser pipe. (2)The influence of the riser pipe number reduction and the riser pipe diameter change. The case of connection 2 pressure tubes by Y piece pipe is analyzed. In this case, the riser pipe number is half. The cases that riser pipe is 5B and 4B are analyzed. The results are as below. (a)Natural circulation flow lower by riser pipe number is half. (b)Fuel dryout is happen by 1.8MW channel power on 4B, but is not happen on 5B. (3)The influence of the middle position header connection and the riser pipe diameter change, The case of connection 50 pressure tubes by the middle position header is analysed. The cases that riser pipe is 24B and 32B are analyzed. The results are as below. (a)In 2 cases, natural circulation flow lower as compared with base case. (b)In 2 cases, fuel dryout are not happen by 1.8MW channel power. (4)The influence of pressure tube diameter. The case of pressure tube diameter widening is analyzed. So, the pressure loss of pressure tube domain govern the flow. (a)Natural circulation flow increase by pressure tube diameter widening. (b)The flow swing is by pressure tube diameter widening. (c)In analysis cases, fuel dryout is not happen. We get 1.8MW channel power on the condition that riser pipe is 4B, riser pipe is connected by Y piece pipe, pressure tube diameter is 122.0mm.