ナトリウム-水反応時の熱的影響確認試験

Sodium-water reaction test to confirm thermal influence on heat transfer tubes

西村 正弘 ; 下山 一仁 ; 栗原 成計 ; 清野 裕 

Nishimura, Masahiro; Shimoyama, Kazuhito; Kurihara, Akikazu; Seino, Hiroshi

高速炉の蒸気発生器(SG)における水リーク事故時には、高温流体であるナトリウム-水反応JRットが生成して隣接する伝熱管へ影響を及ぼす。安全研究の観点からは、伝熱管の材料強度に影響を与える反応ジェットの熱的性質を明らかにすることが重要である。そのためナトリウム-水反応試験装置(SWAT-1R;Sodium Water Reaction Test Rig.)を用いて注水率をパラメータとしたナトリウム-水反応試験(RUN:158g/s,HT-2:337g/s,HT-3:542g/s)を実施した。本試験では伝熱管群を模擬した試験体を液体ナトリウム中に設置し、そこに高温高圧の水・蒸気注水により発生するナトリウム-水反応を噴出する。本試験では反応ジェットの熱的性質(温度、拡がり)を明らかにすることを目的とし、試験体に設置した熱電対を用いて温度データを取得した。また、反応ジェットから隣接する伝熱管群が受ける熱的影響を評価するため、伝熱管内部に熱電対を埋め込んだ熱伝達率測定管を設置して温度データを取得した。さらに反応ジェットにさらされた伝熱管の金相観察を実施し、受けた熱的影響の評価を行った。これらの試験から得られた結果を以下に示す。 ・反応ジェットの熱的性質 注水率をパラメータとした3つの試験の範囲内において反応ジェットの最高温度(HT-1:1161度C、HT-2:1013度C、HT-3:1164度C)に違いは確認できなかった。 各試験とも注水開始から10秒以内で反応ジェットは定在化し、その拡がりは注水率が増すほど大きくなかった。 ・伝熱管の受けた熱的影響 各試験において熱伝達率を測定するための、熱電対温度データを取得し、評価手法を確立した。 注水試験により熱的影響を受けた伝熱管の金相を観察しフォーマスタ試験による基準サンプル金相との比較により評価した結果、約20秒1100度C以上の反応JRットにさらされたものでも伝熱管の受けた熱的影響は900度Cを20秒保持したものとほぼ同等であった。この結果は、伝熱管に埋め込んだ熱電対の温度データと比較しても妥当である。

Sodium-water reaction tests are carried out using the Sodium Water Reaction Test Rig.(SWAT-1R). The objective of this study is to obtain the experimental knowledge of following items. (1)Thermal characteristic of sodium-water reaction jet (2)Effects on heat transfer tubes by high temperature reaction jet Those are necessary to establish a systematic evaluate method for the failure propagation of FBR steam generator heat transfer tubes. Then we performed parametric three HT tests (series of test confirm thermal influence on tubes), and the parameter is water leak rate. Following items are clarified in this report. (1) (a)No difference was observed about the maxim temperature of reaction jet in each test. HT-1:1161C, HT-2:1013C, HT-3:1164C (b)The reaction jet became stable within ten seconds, and the jet size depended on water leak rate. (2) (a)The thermal data for calculating the heat transfer coefficient were obtained and it's evaluation method was established. (b)The thermal influence of heat transfer tubes suffered by more than 1100C high temperature jet in 20 seconds are almost equal to that of standardization test materials suffered by 900C in 20 seconds.