伝熱管破損伝播評価用ブローダウン解析コード(LEAP-BLOW)の開発; ナトリウム-水反応試験(SWAT-1R)による検証

Development of Blow Down Model for the LEAP Code; Validation by Data of Sodium-Water Reaction Tests

實 晃司; 小野 功*; 川田 耕嗣; 栗原 成計 ; 谷田部 敏男

Jitsu, Koji; Ono, Isao*; Kawada, Koji; Kurihara, Akikazu; Yatabe, Toshio

高速増殖炉の蒸気発生器(以下SG)におけるナトリウム-水反応時の伝熱管の設計基準水リーク(以下DBL)の選定は、プラントの安全性、経済性等に影響を及ぼす重要事項の一つである。現在計画している大型炉用SGのDBL選定に当たっては、ナトリウム-水反応事象を高精度で合理的に評価するための計算モデルの確立が必要不可欠となる。大型炉用SGにおいては、近年の設計進捗に伴い、さらに評価手法の高度化が要求されており、高度化の一環として高温ラプチャ型破損伝播事象に対しても検討の必要性が示されている。高温ラプチャ挙動は、伝熱管内の水蒸気条件に大きく影響されることから、その評価手法の開発が重要な要求事項となっている。本書は、伝熱管破損伝播解析コードとして開発したブローダウン解析コード(LEAP-BLOW)について、ナトリウム-水反応試験装置(SWAT-1R)の試験データにより検証した結果を報告するものである。本検証解析により、以下の結果と検討課題が得られた。(1)SWAT-1R体系において、注水率が約160g/s約540g/s間については、LEAP-BLOWによる圧力解析は実測値とのよい一致を示し、さらに実測値に対し小笠原モデルがより近い値を示した。(2)注水開始後約10秒以降の定常的な注水率の評価については、LEAP-BLOWによる注水率解析は模擬されており、小笠原モデルのほうが実測値に対し、より近い値を示した。(3)注水率の大きいHT-3試験における圧力解析結果については、Moody及び小笠原モデルの臨界流モデルにおいて実測値より若干低めに評価していることから、これらについて今後検討する必要がある。(4)注水率解析には、水加熱器出口配管部における注水開始直後での注水率のピーク形成及び左記ピークの時間遅れと考えられる約2秒以降の注水ノズル部でのピーク形成がみられるが、前者のピーク値は実測値に対し過大評価と考えられることから、今後検討が必要である。(5)Moody及び小笠原モデルの臨界流モデルにおける注水ノズル部での注水率解析結果は、実測値に対し、高めに評価する傾向を示すことから、上記(4)と合わせて今後検討する必要がある。

It is one of the important matters to select the design base leak (DBL) of the steam generator (SG) of a fast breeder reactor (FBR) in sodium-water reaction. The selection of the DBL has an influence on safety, economical efficiency, etc. of the plant.It is necessary to develop the computational model to estimate the sodium-water reaction phenomenon with high accuracy and rationality for selecting the DBL of large SGs. The blow down evaluation on overheating tube failure phenomenon is pointed out as part of the necessary improvements, since the behavior of overheating tube failure is largely affected by the steam conditions inside of the tube.This document shows the validation of blow down model for the LEAP code, which is developed as analysis code for failure propagation of the SG tubes, by test's data in Sodium-Water Reaction Test Rig No.1 (SWAT-1R). The following results have been obtained through the validation.(1) Within the mass flow rate ranging from 160 to 540 g/s in SWAT-1R, it has been confirmed that calculated internal pressure shows good agreement with the test's one. The pressure in tests becomes close to the calculation by Ogasawara model in critical flow models.(2) Mass flow rate is appropriately calculated of the test after about 10 seconds in the beginning of test. Calculated mass flow rate by Ogasawara model is closer to the test than that by Moody model.(3) On both Moody model and Ogasawara model in critical flow models, internal pressure in calculation shows the underestimation of HT-3 test. It will be necessary to investigate this reason.(4) Mass flow rate at the pipe near water heater tank shows the large overshoot in the beginning of test. Also, the small overshoot that supposed to be moved from upper stream appears at the nozzle about 2 seconds. Since these overshoots are estimated too large, these phenomena should require to be examined.(5) As calculated mass flow rate at the nozzle in both critical models have a tendency to be evaluated l