Experimental Study on Flow Optimization in Upper Plenum of Reactor Vessel for a Compact Sodium Cooled Fast Reactor

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木村 暢之; 林 謙二; 五十嵐 実; 上出 英樹 ; 伊藤 真美*; 関根 正*

Kimura, Nobuyuki; Hayashi, Kenji; Igarashi, Minoru; Kamide, Hideki; Ito, Masami*; Sekine, Tadashi*

FBR実用化戦略調査研究の一環として行っているNa大型炉について、炉容器コンパクト化に伴う上部プレナム内流動の適正化を行う必要がある。そこで、1/10スケール水流動試験装置を製作し、可視化、粒子画像流速測定法、超音波流速計による流況の定量化を行うとともに、熱流動上の課題の抽出を行った。その結果、UISの切り込みを通る上昇流によって液面が大きく変動することを確認した。しかし、ディッププレートの下に移行するガス巻き込みの発生は確認されなかった。また、ホットレグ(H/L)吸込流速増大のため、H/L吸込部近傍に3本のキャビテーションを伴う水中渦を確認した。流動上の課題について、プレナム内構造をパラメータとした実験を行い、流動の適正化を実施した。ホットレグ近傍で発生する水中渦に関しては、炉容器とホットレグの間にスプリッタを設けることで水中渦の初生条件を改善することができた。また、燃料交換機が挿入される貫通孔のプラグ高さを最適化することで、ディッププレートを通過する流量を低減できた。

An innovative sodium cooled fast reactor has been investigated on the feasibility study of FBR cycle system in JNC. A compact reactor vessel (R/V) and a column type upper inner structure (UIS) with a radial slit for an arm of a fuel-handling machine (FHM) are adopted. Dipped plates (D/P) are set in the R/V below the free surface to prevent gas entrainment at free surface. We performed an 1/10th scaled model water experiment for the upper plenum of the R/V. Gas entrainment at the free surface was not observed in the experiment under the same velocity condition as the designed reactor. However, the free surface rose in front of the UIS slit due to upward flow through the gap between the D/P and the R/V wall. The upward flow will cause free surface vortex and also the gas entrainment. Three vortex cavitations were observed near the hot leg (H/L) inlet. The vortex cavitations were broken out under the same cavitation factor condition as the reactor. A vertical rib was set on the R/V wall