サブチャンネル解析コードASFRE-IIIの整備 -燃料ピン伝熱モデルおよび圧力損失モデルの検証解析-

Improvement of single-phase subchannel analysis code ASFRE-III; Verification analysis of fuel pin heat transfer model and pressure loss model

成田 均; 大島 宏之

not registered; Ohshima, Hiroyuki

単相サブチャンネル解析コードASFRE-IIIの整備の一環として、燃料ピン伝熱モデルおよび圧力損失モデルの検証解析を実施した。燃料ピン伝熱モデルの検証では、構造解析コードFINASによる解析を行い、ASFREコードの解析結果との比較を実施した。これらの比較より、ASFRE燃料ピン伝熱モデルの結果は燃料ピン内部において、FINASによる解析結果と最大で1%未満の差であったことから、燃料ピン伝熱モデルにおける熱伝導計算の妥当性を確認した。圧力損失モデルの検証解析では、ASFREコードにおけるワイヤスペーサモデル(Distributed Resistance Model(D.R.M.))を用いて、169本および127本ピンバンドル燃料集合体を用いた流動試験結果との比較を実施した。軸方向差圧については、定格流領域において両試験ともに解析結果と実験結果はほぼ一致した傾向となった。また、周方向圧力分布については試験結果の傾向とASFREコードの解析結果の間にピーク値となる位置に違いが生じた。この原因を調べるため実施した、SPIRALコードによる解析結果や周方向圧力分布を測定した他の試験との比較ではASFREコードの傾向は非常に良く一致することを確認した。従って、D.R.M.による周方向圧力分布予測は妥当であり、周方向分布についての差の原因は燃料バンドルの偏り、ワイヤ巻き誤差および測定位置におけるワイヤの影響であると考えられる。

As the part of the improvement of single-phase subchannel analysis code ASFRE-III, verification study about fuel-pin heat transfer model and flow resistance model of the code was carried out. Temperature distributions in a fuel pin predicted by the fuel-pin heat transfer model of ASFRE-III were compared with those calculated by the structure analysis code FINAS, which has been well validated and applied to various structure analyses, using the same boundary conditions. The comparison showed that the results by these two codes agreed with maximum difference of 1 %. and therefore the validity of the model was confirmed. With respect to the flow resistance model, distributed resistance model (DRM), which can enhance the consistent description of the fluid flow and wire-spacer interaction, was examined through analyses of two hydraulic simulation tests using the fifth mock-up fuel subassembly for the prototype LMFBR and the second mock-up fuel subassembly for the experimental rector. The calculated pressure difference between pressure measurement taps whose positions were near the top and the bottom of the fuel-pin bundle agreed with the measured data of both tests. The predicted pressure distribution in a horizontal cross section was also compared with the calculational result by the finite element analysis code SPIRAL and agreement was good.