ナトリウム-水反応ジェットコードの反応モデル高度化と適用解析

Improvement on reaction model for sodium-water reaction; Jet code and application analysis

糸岡 聡*; 斎藤 義則*; 岡部 綾夫*; 藤又 和博*; 村田 秀一*

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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(DBI)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。本件においては、ナトリウム-水反応ジェットコード(LEAP-JETVer.1.30)を対象として、さらなる高精度化等を目的とした計算コードの高度化及び妥当性確認を目的とした注水実験体系での適用解析を行った。計算コードの高度化においては、計算メッシュサイズへの依存の少ない化学反応モデルを構築するために、化学反応モデルで参照する気液界面面積濃度を内部計算するモデルを導入した。機能確認のための試計算は、SWAT-3・Run-19試験体系・条件で実施した。改良コード(Ver.1.40)を用いた解析結果により、反応ジェット現象の定性的傾向に対する妥当性と解析結果に及ぼすモデルの影響が確認された。注水実験体系での適用解析では、新SWAT-1試験(SWAT-1R)体系及び新SWAT-3試験(SWAT-3R)体系におけるLEAP-BLOW及びLEAP-JETによる注水挙動及び反応ジェット挙動について解析を実施した。LEAP-BLOWによる適用解析では、各種パラメータ計算を実施し、目標とする水リーク率を得るための注水ノズル口径等に対する条件を明らかにした。また、LEAP-JETによる適用解析では、注水実験条件での反応ジェット温度挙動が把握された。

In selecting the reasonable DBL on steam generator (SG), it is necessary to improve analytical method for estimating the sodium temperature on failure propagation due to overheating. Improvement on sodium-water reaction (SWR) jet code (LEAP-JET ver.1.30) and application analysis to the water injection tests for confirmation of code propriety were performed. On the improvement of the code, a gas-liquid interface area density model was introduced to develop a chemical reaction model with a little dependence on calculation mesh size. The test calculation using the improved code (LEAP-JET ver.1.40) were carried out with conditions of the SWAT-3Run-19 test and an actual scale SG. It is confirmed that the SWR jet behavior on the results and the influence to analysis result of a model are reasonable. For the application analysis to the water injection tests, water injection behavior and SWR jet behavior analyses on the new SWAT-1 (SWAT-1R) and SWAT-3(SWAT-3R) tests were performed using the LEAP-BLOW code and the LEAP-JET code. In the application analysis of the LEAP-BLOW code, parameter survey study was performed. As the results, the condition of the injection nozzle diameter needed to simulate the water leak rate was confirmed. In the application analysis of the LEAP-JET code, temperature behavior of the SWR jet was investigated.