サブチャンネル解析コードASFRE-IIIの整備・改良-ポーラス状閉塞モデルの高度化-

Improvement of single-phase subchannel analysis code ASFRE-III; Modification and verification of porous blockage model

大島 宏之

Ohshima, Hiroyuki

高速炉においては,その稠密な燃料格子構造および高い出力密度ゆえ,燃料集合体局所異常/事故は安全評価上重要な事象として認識されている。ワイヤースペーサ型のバンドル体系では,過去の試験結果等により起因事象として厚みのあるポーラス状の閉塞を想定することが最も現実的と考えられるが,その事象評価には,閉塞の形状・大きさ・位置,閉塞物のポロシティ・材質等パラメータが多く,解析コードと介した検討が必要となる。本研究では,このポーラス状流路閉塞事象評価の精度向上を目的として,昨年度単相サブチャンネル解析コードASFRE-IIIに組み込んだポーラス状閉塞モデルの高度化を実施した。ここでは,閉塞領域内の熱流動現象をより忠実に再現するために,充填層理論に基づく圧力損失,熱伝導そして熱伝達に関する相関式を新たに組み込んだ。また,仏で行われたポーラス状流路閉塞模擬試験Scarlet-2のデータを基に機能検証解析を行うことにより,閉塞領域内の冷却材ピーク温度およびその発生位置を良好に再現できることを確認した。詳細なモデル検証は,今後予定されている水/ナトリウム炉外試験の結果を待ち,実施する予定である。

The purpose of the study is to offer an analytical tool for investigations of local subassembly accidents which have been recognized as a key issue of the safety assessment of liquid metal cooled fast breeder reactors due to the dense structure of the fuel grid and the high power density. The porous blockage model, which was implemented in the single-phase subchannel analysis code ASFRE-III last year, was upgraded for the accuracy improvement. Correlation equations on pressure loss, heat conduction and heat transfer based on the packed bed theory was newly applied to the model in order to more precisely evaluate thermal hydraulic phenomena in the porous blockage regions. The model verification analysis was carried out on the basis of the data of porous blockage simulation test Scarlet-2 performed in France. In the analysis, it was confirmed that this model could reproduce coolant temperature distribution in the blockage region and could predict the peak temperature with high accuracy. The detailed model validation will be carried out by using the water/sodium out-of-pile tests which have scheduled to be conducted at PNC in the near future.