多次元熱流動解析コードAQUAへのエアロゾルモデルの組み込み

Installation of aerosol behavior model into multi-dimensional thermaI hydraulic analysis code AQUA

木曽原 直之 ; 山口 彰

not registered; Yamaguchi, Akira

高速炉安全解析の一環として、ナトリウム燃焼時エアロゾルの主要機器等へ移行量、空気中湿分との反応量および燃焼熱のエアロゾル粒子を介したふく射伝熱による周囲構造物への影響を評価する必要がある。このために、従来からエアロゾルの挙動解析にはABC-INTG(Aerosol Behavior in Containment-INTeGrated Version)が用いられてきた。しかし、ABC-INTGは1セルモデルによる均一な雰囲気における挙動を計算するコードであるため、より詳細な室内のエアロゾル濃度分布を把握することを目的として、多次元熱流動解析コードAQUAにABC-INTGで用いられているエアロゾル計算モデルを組み込むこととした。AQUAは多セルモデルによりガスの熱流動を計算し、エアロゾル粒子の空間的な濃度分布を詳細に評価できる。一方、ABC-INTGは1セル内におけるエアロゾル粒子の発生、凝集、壁や床への付着を計算し、エアロゾル粒径分布と濃度を求めることができる。つまり、この両者の長所を組み合わせることによって、エアロゾル特有の挙動計算を行いつつ流体の流れを解析しエアロゾルの室内での移動を把握しようとするものである。ABC-INTGとAQUAはそれぞれ別途開発されたコードであるため、そのモデル化の違いのためのインターフェイスプログラムが重要になる。組み込みに際して、オリジナルのABC-INTGからの各計算モデルのサブルーチンを抽出・修正・追加し、インターフェイスプログラムを介してAQUAとデータ授受を行いながら過渡計算を行えるように整備した。本報告書ではエアロゾルモデルとその組み込み手法について述べる。また、試計算として単純な体系の解析を実施し、物理的に妥当な結果を得ることもできた。これにより、AQUAコードにおいてエアロゾルを取り扱うことが可能となり、ナトリウム燃焼時のガスの熱流動とエアロゾルの挙動を連携させた詳細な解析を実施できる見通しを得ることができた。

The safety analysis of FBR plant system for sodium leak phenomena needs to evaluate the deposition of the aerosol particle to the components in the plant, the chemical reaction of aerosol to humidity in the air and the effect of the combustion heat through aerosol to the structural component. For this purpose, ABC-INTG (Aerosol Behavior in Containment-INTeGrated Version) code has been developed and used until now. This code calculates aerosol behavior in the gas area of uniform temperature and pressure by 1 cell-model. Later, however, more detailed calculation of aerosol behavior requires the installation of aerosol model into multi-cell thermal hydraulic analysis code AQUA. AQUA can calculate the carrier gas flow, temperature and the distribution of the aerosol spatial concentration. On the other hand, ABC-INTG can calculate the generation, deposition to the wall and flower, agglomeration of aerosol particle and figure out the distribution of the aerosol particle size. Thus, the combination of these two codes enables to deal with aerosol model coupling the distribution of the aerosol spatial concentration and that of the aerosol particle size. AQUA and ABC-INTG were developed separately, therefore, several subroutine were modified and composed. Especially, the interface program which exchanges data between these two codes is important to execute transient calculation. This report describes aerosol behavior model, how to install the aerosol model to AQUA and new subroutine equipped to the code. Furthermore, the test calculations of the simple structural model were executed by this code, appropriate results were obtained. Thus, this code has prospect to predict aerosol behavior by the introduction of coupling analysis with multi-dimensional gas thermo-dynamics for sodium combustion evaluation.