原子炉構造コンパクト化のための炉内流動安定化方策の検討; 炉内流動の可視化

Investigation of flow stabilization in a compact reactor vessel of a FBR; Flow visualization in a reactor vessel

佐藤 博之; 五十嵐 実; 木村 暢之; 上出 英樹 

not registered; not registered; Kimura, Nobuyuki; Kamide, Hideki

実用化戦略調査研究において、ナトリウム冷却ループ型高速炉の経済性向上の観点から炉容器のコンパクト化が検討されている。本報告書は、炉容器コンパクト化のための炉上部機構簡素化の一方策として考えられている「切込みを有するコラム型 UIS(炉心上部機構)」を採用した際の炉内流動の可視化試験により把握したものである。本研究では、「切込みを有するコラム型 UIS」の切込み部を通る冷却材の流れおよび炉上部プレナム内の基本的な挙動を把握するために、水を動作流体として用いた1/20スケールの可視化試験装置を作成し、流動化しか試験を行った。試験では、水にトレーサー粒子を混入し、切込み部およびディッププレート下面部にNd-YAGレーザを光源とするスリット状のパルスレーザを照射することにより、トレーサー粒子に当たったレーザを CCDカメラで撮影し流況の撮影を行った。撮影画面からは、粒子画像流速測定法 (PIV)によって定量的な流速ベクトルを求めた。また、ビデオカメラによる定性的な可視化観察も行った。その結果、1)切込みを有するコラム型 UISを内蔵する炉容器内(レファレンスのケース)の切込みを通る流れは、その大部分が UIS内部を通過してD/P下面に直接到達する。切込みの反対側はD/Pに到達する前にほとんど炉壁側に向かう流れになる。 2)PIVによる速度場測定により、可視化による観察結果と基本的に整合した流速分布が効率的に得られる。3)バッフル板の間隔や形状により、切込み部を通る噴流の制御ができることを確認した。

In the feasibility studies of Commercialized Fast Breeder Reactor Cycle System, a compact reactor vessel is considered from economical improvement point of a sodium cooled loop type fast reactor. The flow field was visualized by water experiment for a reactor vessel with "a column type UIS (Upper Internal Structure)", which has a slit for fuel handling mechanism and is useful for a compact fast reactor. In this research, the 1/20 scale test equipment using water was made to understand coolant flow through a slit of "a column type UIS" and fundamental behavior of reactor upper plenum flow. In the flow visualization tests, tracer particles were added in the water, and illuminated by the sli-shaped pulse laser. The flow visualization image was taken with a CCD camera. We obtained fluid velocity vectors from the visualization image using the particle Imaging Velocimetry(PIV). The results are as follows. (1)Most of coolant flow through a slit of "column type UIS" arrived the dip plate directly. In the opposite side of a slit, most of coolant flowed toward reactor vessel wall before it arrived the dip plate. (2)The PIV was useful to measure the flow field in the reactor vessel. The obtained velocity field was consistent with the flow visualization result. (3)The jet through the UIS slit was dependent on the UIS geometry. There is a possibility to control the jet by the UIS geometry.