SWAT-3改造予備設計

Preliminary design for reconstruction of SWAT-3 facility

森 建二*; 大音 明洋*; 井上 正明*; 青木 俊夫*; 中村 武則*; 小*; 塩田 達也*

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本研究は、実証炉蒸気発生器の設計基準水リーク率(DBL:DESIGN BASIS LEAK)の妥当性を確認するため、既設の蒸気発生器安全性総合試験装置(SWAT-3)の適用性及び改造内容に関し、予備的検討を行ったものである。以下に成果を示す。1) 基本仕様の検討 破損箇所(管束上部、管束下部)及び水側流動状態(定格状態、30%部分負荷状態、ブローダウン状態、起動時)が高温ラプチャに及ぼす影響について、実証炉SG条件を模擬した隣接伝熱管壁温度評価を行い、次の結果を得た。a.破損箇所については、水側条件が過熱域である管束上部が厳しくなる。b.水側流動状態の影響として、管壁温度は水側条件に依存し、定格状態、部分負荷、ブローグウンの順で厳しくなる。c.上記結果より、水リーク率約1KG/S, 管束上部破損、部分負荷30%条件を模擬した試験を基準ケースとして設定した。また、破損箇所(管束下部破損)、運転条件、注水継続時間、水リーク率及び接液型ラプチャディスクの有無等をパラメータとした試験ケース(計10ケース)を設定した。2) 改造に伴う系統・機器設計 a.系統・機器設計仕様の設定に当たり、試験時の注水管及び隣接管の計11本がギロチン破断した場合の大リーク解析(水噴出率解析、準定常圧解析)を実施した。水噴出率解析の結果、1本当たりの最大噴出率は7.2KG/S, その後3.1KG/Sとなる。また、前記水噴出率を用いた準定常圧解析の結果、最大圧力は注水点近傍で9.7KG/CM2A 、配管部で18.1KG-2- であり、現状のSWAT-3の設計条件の範囲内であることを確認した。 b.改造に伴う系統構成を検討し、系統図を作成するとともに、リスト類(配管リスト、弁リスト、計装品リスト)を作成した。 c.準定常圧解析結果に基づき、改造に伴い新規製作が必要となる、反応容器、水加熱器(注水管用、隣接管用)及びダンプタンクに関する、設計仕様を明確にするとともに、構造図を作成した。 d.反応容器は実証炉SGの1/3スケール(胴内径10--、全高7000MM)、ナトリウム入口ノズルは2系統設け、1試験体で2回の注水試験が可能な構造とした。伝熱管は、実証炉伝熱管寸法及び材質を模擬するとともに、本数は注水管2本、隣接伝熱管20本及び窒素ガス封入管38本から構成されている。また、改造範囲内の配管についても、

This report gives an applicability of SWAT-3 facility and contents of the reconstruction in order to confirm a DBL (Design Basis Leak) for the demonstration reactor SG. (1).Test Cndition and test case. Evaluation of the wall temperature for adjacent heat transfer tubes under the sodium-water reaction event was performed. (a)As the effect of tube rupture due to overheating, failure of upper part of the helical coil was severer than one of the lower part. (b)The wall temperature depends on the water side condition. (c)Reference test condition, whici is water leak rale about 1 kg/s, failure of upper part of the helical coil and 30% partial load, was selected. A total of ten test cases were decided. (2).System and Components Design. (a)Large leak sodium-water reaction analyses including water injection rate analysis and quasi-steady pressure analysis were performed. The maximum water leak rate of 1 DEG was 7.2 kg/s and the water leak rate at the quasi-steady state was 3.1 kg/s. The maximum pressure was 18.1kg/cma at the piping between the reaction vessel and IHX, the pressure was within the design condition of SWAT-3 facility. (b)Based on the results of the large leak sodium-water reaction analyses, a reaction vessel, water heaters and a dump tank were designed and their design specification were clarified. The reaction vessel was a scale of one third of the demonstration reactor SG and it was designed to be able to conduct the water injection test twice with one test unit. (c)A system and piping diagram, and many kinds of list (Piping list, Valve list, instrumentlist) were made up. (3).Reconstruction scope and arrangement plan. The reconstruction scope and a layout for the components and piping were clarfied and the arrange ment plans were made up. (4)Reconstruction period. The recoastruction period and man power for the design, fabrication, inspection and installation were studied and the reconstruction schedule was made up.