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ナトリウム燃焼解析コードASSCOPS Ver.2.0の検証 - プール燃焼 -

Validation of sodium combustion computer code ASSCOPS version 2.0; Pool combustion

木曽原 直之; 三宅 収; 北浦 義和

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ナトリウム燃焼解析コードASSCOPSは高速炉のナトリウム漏えい事故時の建物内の熱的挙動(圧力・温度の時間変化)を解析することを目的に開発されている。本報告書で使用するVersion 2.0では、ナトリウムやその酸化物と雰囲気中の水分の化学反応、エアロゾル挙動、プール中の反応生成物の取り扱い等に、改良・機能強化が図られている。本報告書では、ASSCOPSのプール燃焼計算に係わる検証として、独のカールスルーエ研究所と動燃サファイア施設で実施された、プール燃焼実験について解析を行った結果を報告する。検証計算では測定データとの比較を行い、さらに主要パラメータについてもその感度解析を実施した。以下に主たる解析結果を示す。1)ナトリウムプール、壁およびガスの各部温度、圧力の計算結果は測定データと良く一致している。2)ナトリウム燃焼に関して重要なパラメータである反応生成物割合(Na2O:Na2O2比)は、生成割合比の最適値を導入することで実験データの圧力、温度および酸素濃度と良く一致した。また、保守的な結果を得るための生成割合比の検討を行い、Na2O:Na2O2=60:40(酸素濃度 10%以下では100:0)の組合せを用いることが良いと考えられる。3)感度解析の結果、初期湿分濃度の温度、圧力に及ぼす影響は、他の反応生成物割合やふく射係数を変化させたときのものとくらべると小さかった。4)ナトリウムプールからガスへのふく射係数に関して、小さくするとプールの放熱が抑制されるためナトリウム温度が上昇し、逆にふく射係数を大きくするとナトリウム温度が下がることが確認できた。しかし、プールナトリウム温度を除いてその影響はほとんどなかった。

The sodium combustion computer code ASSCOPS has been developed for analyses of thermal consequences (i.e.pressure and temperature time histories) of sodium leak accidents in FBR plants. Version 2.0 of ASSCOPS, that is used in the study of this report, includes improvements and additional models over the previous versions. This report describes the validation of ASSCOPS (version 2.0) by using sodium pool combustion tests data obtained from FAUNA (F5, F6) at KfK, Germany, and SOLFA-1 (Run-D1) at PNC. The validation includes comparisons of calculation results of ASSCOPS (Version 2.0) with experimental data, and with calculation results of the previous version of ASSCOPS (Version 1.1). Furthermore, the effects of reaction products ratio (Na$$_{2}$$O:Na$$_{2}$$O$$_{2}$$), initial humidity in the atomsphere, and radiation coefficient from the sodium pool to the gas were studied. The following results have been obtained from the study. (1)The calculation results agree well with the experimental data of the gas, sodium, and structure temperatures, and gas pressures. (2)The reaction products ratio (Na$$_{2}$$O:Na$$_{2}$$O$$_{2}$$) is one of the most important parameters for sodium combustion evaluation. It affects the pressure and temperature due to the difference of the reaction heat. Selection of proper value for this parameter results in the best estimate of the pressure, temperature and oxygen concentration. The ratio of Na$$_{2}$$O: Na$$_{2}$$O$$_{2}$$ = 60: 40 is adequate for the purpose of conservative evaluation. (The analysis under the oxygen concentration below 10 % assumes Na$$_{2}$$O: Na$$_{2}$$O$$_{2}$$ = 100: 0) (3)Initial humidity concentration in the air has been more little affect to the pressure and temperature than the reaction products ratio or the radiation coefficient of pool surface affect. (4)The radiation coefficient of pool surface was surveyed around the value obtained by conventional evaluation. The results shows that suppression of radiative heat transfer ...

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