粒子法による気-液ジェット界面積濃度モデル評価作業

Evaluation of the correlation model for the contact areas concentration between sodium and steam with the particle interaction method

堀江 英樹*; 山本 雄一*; 大上 雅哉*; 白川 典幸*

Horie, Hideki*; Yamamoto, Yuichi*; Oue, Masaya*; Shirakawa, Noriyuki*

液体ナトリウムを熱媒体としている蒸気発生器は、胴側を液体ナトリウムが伝熱管側を水または水蒸気が流れている。伝熱管の損傷等により、水または水蒸気が胴側へリークした場合、蒸気発生器内部でナトリウム-水反応が発生し機器の健全性に重要な影響を与える。この現象は非常に非線形性の強い混相流体系であり、数値的に本現象を評価するためには気液界面(界面積濃度)の評価が重要となる。なお、一般に伝熱管側が高圧条件となるためリークした水または水蒸気はジェット状でナトリウム液中に広がることが予想される。本件では、大規模な気液界面の変動を数値解析的に評価できる粒子法を用い、これまでに開発した液-液ジェット体系での買い面積濃度モデル構築方法を、より実現象に近い気-液ジェット体系に適用し、その妥当性を検討した。その際、化学反応による水蒸気と発生ガスのモル数変化を考慮した解析、および単一の管が存在する場合の相関式への効果を検討するための解析も実施した。

In a LMFR steam generator, liquid sodium flows through the component vessel, which has a manifold of heat transfer tubes through which water or steam flows under very high pressure. If the water or steam is issued as a jet into sodium pool by the high pressure due to tube failure, sodium-water reaction occurs and affects the component integrity. The phenomena are strongly nonlinear processes in multi-phase flow. To evaluate contact areas concentration between fluid components is essential to analyze the phenomena. In this work, the correlation model for the contact areas concentration between two different liquids developed with the particle interaction method, which method is capable of evaluating the mixing layer between two kinds of fluid, was applied to a gasjet issued into a liquid pool to investigate its applicability. This investigation involves the analysis to consider the mole change of steam and generated gas due to the sodium-water chemical reaction and the analysis of the effect of a rod on the correlation model.