SIMMER-III/IV Heat-and Mass-Transfer Model; Model and Method Description

SIMMER-III/IV熱および質量移行モデル; モデルおよび手法の検討

守田 幸路*; 山野 秀将   ; 飛田 吉春; 近藤 悟

Morita, Koji*; Yamano, Hidemasa; Tobita, Yoshiharu; Kondo, Satoru

本報告書は、SIMMER-III/IVコードにおける多相・多成分系における溶融/固化および蒸発/凝縮過程を表す熱および質量移行モデルを記述したものである。熱および質量移行過程は、高速炉安全解析における炉心物質挙動上の重要性を考慮してモデル化されている。相変化過程は、構造材破損による移行を除き、平衡および非平衡移行を適用することで一般化している。界面で生ずる非平衡移行過程は、熱伝達律速モデルにより記述され、非凝縮性ガスや多成分蒸気が蒸発/凝縮過程に与える影響を表すために質量拡散律速モデルを用いた。蒸発/凝縮の基礎方程式の解法アルゴリズムは、解析的状態方程式(EOS)モデルと強く結合されている。このアプローチを用いることで、先行コードに見られた主としてEOSの熱力学的な不整合性よる数値的な問題を解決することに成功した。

The present report gives the SIMMER-III/IV heat- and mass-transfer model describing melting/freezing (M/F) and vaporization/condensation (V/C) processes in multiphase, multicomponent systems. The heat- and mass-transfer processes are modeled in consideration of their importance in and effects on the behavior of reactor-core materials in the fast reactor safety analysis. Applying equilibrium and non-equilibrium transfers generalizes the phase-transition processes except for the structure breakup transfer. The non-equilibrium phase-transition processes occurring at interfaces are described by the heat-transfer limited model, while the mass-diffusion limited model is employed to represent effects of noncondensable gases and multicomponent mixture on the V/C processes. The implicit solution algorithm of V/C calculation is tightly coupled with the analytic equation-of-state (EOS) model. The use of this approach successfully solves numerical problems, which were mainly introduced by thermody