「もんじゅ」SGカバーガス領域熱流動解析

Thermal-hydrauhc analysis of cover gas region in steam generator of MONJU

伊藤 啓; 堺 公明; 山口 彰; 岩崎 隆*

Ito, Kei; Sakai, Takaaki; Yamaguchi, Akira; not registered

蒸気発生器の上部にはアルゴンガスによるカバーガスが充填されており、伝熱管などの構造物及びNa液面と熱交換することによって、温度場・速度場が形成されている。これまで、カバーガス領域の温度分布・速度分布を多次元的に解析評価した例は無く、蒸気発生器内熱流動特性の解析精度を工場する観点から、研究課題の一つとなっている。本研究では、従来、ナトリウム領域に限られていたMSGコードによる円筒2次元計算を、「もんじゅ」蒸気発生器内のカバーガス領域を含む全領域に拡張した解析を実施し、カバーガス領域の温度場・速度場について明らかにした。また、カバーガス領域の実形状を 3次元メッシュにより模擬した解析(FLUENTコード)を行い、円筒2次元計算については、3次元計算との比較によって温度分布の再現性について検証した。さらに、 3次元計算については、熱伝達係数をパラメータとした解析を実施し、ガス温度及び胴温度に対する感度を評価した。その結果、2次元計算と3次元計算は比較的良く一致しており、 2次元計算の妥当性が検証された。また、自然対流熱伝達係数が胴温度に及ぼす影響は小さいことを確認した。

The upper region of steam generator is filled with argon cover gas. The cover gas is expected to constitute a complex natural circulation derived by heat exchange with cold feed water tubes, hot steam tubes, other structures and sodium surfaces. It is one of important issues to make clear the gas temperature distribution for a detail thermal-hydraulic evaluation in a steam generator. In this study, a cylindrical two-dimensional (2-D) code (MSG code) was applied to the whole region analysis of the Monju steam generator involving the cover gas region. In order to confirm the analysis accuracy, the 2-D results was compared with three-dimensional (3-D) results calculated by the FLUENT code, which has employed unstructured mesh for each tube, and both results were compared with measured temperature of the shell. In addition, a sensitivity of heat transfer coefficients to the shell temperature was been evaluated by the 3-D analysis. As a result, the cover gas temperature distribution by the 2-D analysis showed good agreement with the result by the 3-D analysis. In addition, it was confirmed that heat conductive coefficient has negligible effects on the shell temperature.