ナトリウム-水反応ジェットコードの整備・解析

Improvement and analysis on basic code for sodium-water reaction jet

斎藤 義則*; 糸岡 聡*; 床井 博見*; 岡部 綾夫*

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次期高速炉蒸気発生器(SG)伝熱管の合理的設計基準水リーク率(DBL)の設定にあたって、高温ラプチャ評価に重要なナトリウム側温度分布を適切に評価できる手法の開発が必要である。本作業においては、これまでに開発された反応基本コードを対象として、計算モデルの改良・整備、SWAT-3実験データによる検証解析、及び実機SG体系における適用性評価を実施した。検証解析では、SWAT-3試験のRun-19とRun-17の2ケースに対して解析した。反応ジェット現象の定性的傾向について、解析結果は妥当であった。また、本解析結果と試験結果を比較して、反応速度定数の最適値を推定した。適用性評価では、高速増殖炉「もんじゅ」(以下「もんじゅ」という)の蒸発器体系における出力条件等をパラメータとした5ケースに対して解析した。反応ジェット現象に対する、出力条件・ナトリウム圧力・ナトリウム流動の影響が、解析により確認された。また、実機伝熱管破損時の反応ジェット挙動を詳細に予測することが、初めて可能となった。反応基本コードの計算高速化対策を検討した。開発の容易さと計算負荷の軽減のため、SIMPLE法に基づく完全陰解法の導入が適切と判断された。

In selecting the reasonable DBL on steam generator, it is necessary to develop analytical method for estimating the sodium temperature on failure propagation due to overheating. Using basic code for sodium-water reaction (SWR) jet, this work includes improvement of the analytical model, inspectional analyses for SWAT-3 experiments and practical analyses for Monju evaporator. The inspectional analyses were carried out for 2 cases of Run-19 & 17 on the SWAT-3. Behavior of SWR jet on the results is reasonable. Moreover, suitable value for reaction rate coefficient was evaluated. The practical analyses were carried out for 5 different conditions on the evaporator. The effects of running conditions, Na pressure and flow rate on the jet behavior were estimated for the first time. Improvement of calculating efficiency on the basic code were considered. An implicit method with SIMPLE are most suitable for applicable development and reduction of calculating load.