ナトリウム・水反応挙動解析コードSIMMER-SWの整備(2)

Improvement of the sodium-water chemical reaction analysis code SIMMER-SW (2); (Report under the contract between JNC and Toshiba Corporation)

白川 典幸*; 堀江 英樹*; 松宮 寿人*; 井上 方夫*

Shirakawa, Noriyuki*; not registered; not registered; not registered

蒸気発生器(SG)伝熱管の合理的な設計基準水リーク率(DBL)を選定するためには、高温ラプチャによる伝熱管の破損伝播の可能性を定量的に評価する必要がある。このためには、(1)伝熱管からの水のブローダウン解析モデル(2)伝熱管の高温ラプチャモデル(構造/破壊力学モデル)(3)反応領域温度分析解析のためのナトリウム-水反応ジェットモデルの開発が必要である。本件では上記のうち伝熱管破損事故解析において、もっとも基礎的と考えられる(3)に焦点を絞り、高速炉安全性解析コードSIMMER-III(2次元版)をリファランスコードとして、これにナトリウム-水反応に関する化学反応モデルを組み込み、ナトリウム-水反応によるエネルギー発生、および反応生成物の発生をモデリングした。改修したSIMMER-IIIをSIMMER-SWとよぶ。本件では、以下の諸項目を実施した。-化学反応モデルのコーディングと1セル問題による機能検証-管群圧損モデルのコーディングと機能検証-管群体系入力作成のためのプリプロセッサーのコーディング-状態方程式と熱物性のデータ作成-リーク孔からのジェットとナトリウムの相互作用に関する検討-熱電対モデルの作成-SWAT1/P06試験の解析-SWAT3/Run19試験の解析得られた知見は以下のとおりである。-2次元性が強いSWAT1/P06試験の解析では実験を少なくとも定性的には再現した。-熱電対モデルは、ナトリウム・水反応のように多くの成分が関って温度計測値が得られている場合には、とくに有用である-ここで採用した化学反応モデルに関する限り、化学反応定数Kは0.01K0.1程度である。-SWAT3/Run19試験の解析においては管群圧損の効果は小さくない。-3次元効果を考慮する必要があるSWAT3/Run19解析は、現状では実験を模擬できていない。

It is necessary for the evaluation of the design base flow rate of water leakage out of the steam generator heat transfer tubes to evaluate the possibility of a tube-failure propagation quantitatively, which needs development of the followings, (1)Blow down model of the steam generator heat transfer tube, (2)Rupture model at high temperature of the steam generator heat transfer tube, and (3)Sodium-water chemical reaction model to analyze the temperature distribution around a leakage point. In this study, development effort is focused on the item (3)that is most important to the evaluation of failure propagation. The FBR safety aalysis code SIMMER-III is used as a reference to realize the analysis and is named SIMMER-SW. The followings were done in this work: (a)Coding of the chemical reaction model, and verification of the model functions, (b)Coding of the rod bundle pressure drop model, and verification of the model functions, (3)Coding of the preprocessor to prepare the input for a rod bundle, (4)Data production of the EOS(Equation-of-State) and TPP(Thermo Physical Properties), (5)Investigation of the interaction between sodium and jet out of a leak hole, (6)Modeling of the thermocouple, (7)SWAT1/P06 test analysis, and (8)SWAT3/Run19 test analysis. The following knowledge was obtained: (a)The results of the SWAT1/P06 test analysis which can be done in two-dimension agree well with that of the experiment at least qualitatively, (b)Thermocouple model is very useful in the analysis such that various kinds of components contact a thermocouple, (c)The constant K in the chemical reaction model is likely to be 0.01K0.1, and (d)The results of the SWAT3/Run19 test analysis which should be done in three-dimension do not agree with that of the experiment.