高信頼性2重管蒸気発生器の開発; 高質量流速域における伝熱流動試験

Development of a double-Wall-Tube steam generator; Evaluation of thermal hydraulic tests on high mass flow rate condition

木曽原 直之 ; 仲井 悟; 佐藤 博之; 谷田部 敏男

not registered; not registered; not registered; Yatabe, Toshio

2重管蒸気発生器(SG)小型モデルは2次系削除プラントを成立させるために、伝熱特性、流動不安定発生特性、DNB(Departure from Nucleate Boiling)温度振動およびリーク検出性能等を評価することを目的としている。本報告書では伝熱管水側にプラグを施すことにより、高質量流速条件(約400900Kg/msec)で実施した試験結果の伝熱特性および流動不安定特性を評価したものである。伝熱特性試験評価 ナトリウム側、水・蒸気側各領域の伝熱相関式およびDNBクォリティ相関式の評価を行い、その結果を以下に示す。なお、定格条件においては、プラグ施行による伝熱管熱膨張差に起因する座屈の可能性およびナトリウム側の不均一な温度分布は生じなかった。1.ナトリウム側熱伝達率はプラグ前後で大きな変化は生じず、Graber-Riegerの式が最も実験値に近い。2.DNBクォリティは高質量流速域においても低質量流速域と同じ傾向であり、 kon'Kovの式が最も実験値に近く、約20%で一致した。3.水単相の伝熱相関式は、 高質量流速域においてDittus-Boelterの式と約20%で一致するが、 低質量流速域では実験値より大きい値を示す。域では実験値より大きい値を示す。4.核沸騰域の試験データは、高質量流速域においても低質量流速域と同様に大きくばらついており、伝熱相関式の導出は困難である。Jens-LottersまたはThomasの式が他の相関式に比べて比較的近いオーダーを示す。5.膜沸騰域については試験データは多少ばらついているが、既存の相関式の中では修正Tongの式が比較的実験値に近い。6.過熱域の伝熱相関式は、高質量流速域ではBishopの式が20%で一致するが、低質量流速域では実験値より大きい値を示す。 7.通常運転時において各伝熱管の出口蒸気温度差は、高質量流速域においても低質量流速域と同様に許容される熱膨張差から算出した制限値より小さく、伝熱管の温度差による伝熱管および管-管板接続部における健全性は確保される見通しである。 {流動不安定発生特性試験評価}2重管SG小型モデルの低質量流速試験から既に1)ナトリウム出入口温度差、2)蒸気乾き度、3)オリフィス係数および 4)蒸気圧力等に着目した種々の安定限界判別式が導出されているが、これらは今回の高質量流速域..

The objectives of the 1MW test model of Double-Wall-Tube Steam Generator (DWT-SG) are to evaluate the thermal hydraulic performance and structural integrity such as heat transfer property, hydrodynamic instability property, DNB temperature fluctuation and capacity of leak detection for the elimination of the secondary sodium loop of FBR Plant. This report describes the heat transfer and hydrodynamic instability characteristic of DWT-SG on high water mass velocity (approximately 400900 kg/msec) condition by tube plugging. Main results are followings : [Heat Transfer Characteristic] Evaluation of the tests clarified the sodium and water/steam side heat transfer coefficient and DNB quality correlations. Under normal output condition, the tube plugging induced no buckling of the tubes caused by temperature difference and no disproportionate sodium temperature distribution. (1) Sodium side heat transfer coefficient remains almost unchanged after tube plugging. Graber-Rieger's equation is better to be applied to this reigion than the other equations. (2) DNB quality of high mass velocity is also same as that of low mass velocity, Kon'kov's equation used for Phenix SG can predict experimental results in 20% errors. (3) As for pre-heat region, Dittus-Boelter's equation can predict experimental results in 20% errors in high mass velocity. But the heat transfer coefficient of this equation is larger than the experimental data in low mass velocity. (4) The experimental heat transfer coefficient of nucleate boiling region has a wide range, therefore it is very difficult to derive an experimental equation. Jens-Lottes' and Thom's equations are in the order of exprimental resaluts. (5) The range of the experimental heat transfer coefficient of film boiling region is a little wide, Mod. Tong's equation is better to be applied to this reigion than the other equations. (6) As for super-heat region, Bishop's equation can predict experimental results in 20% errors ...