Study of thermal influence on tubes due to sodium-water reactions in LMFBR steam generator

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浜田 広次  ; 栗原 成計 ; 西村 正弘 

Hamada, Hirotsugu; Kurihara, Akikazu; Nishimura, Masahiro

Na-水反応ジェットの伝熱現象を検討して、実効熱伝達率の相関式を導出し、実験と比較することで、以下を考察した。実効熱伝達率にはNa単相流の熱伝達率に相当する上限が存在する。Na単相流の熱伝達率は水素に比べて十分大きいため、Na温度とボイド率の関数として近似すると、熱流束及び実効熱伝達率の挙動を説明できる。Na温度の上限は、圧力依存を有する沸点となる。水素はNaより温度が高くなり、その差は最大で数百である。Naと水素の温度差に起因して、みかけの実効熱伝達率は小さくなる。伝熱管が高温の水素にさらされても、伝熱性に優れるNaの冷却効果のために、外壁面温度はNa温度を上回ることはない。金相観察による温度とモデルを比較して妥当性を確認した。

A study of thermal influence on heat-transfer tubes in sodium-water reactions is carried out to precisely evaluate the tube rupture due to overheating in the water leak accident of an LMFBR steam generator (SG). By assuming the sodium-water reaction jet to be a two-phase flow that consists of sodium and hydrogen, the heat-transfer characteristics are examined and a simple model of effective heat-transfer coefficient (HTC) is proposed for the safety evaluation in the SG. Comparison of the model with experimental data leads to the following conclusions: An upper limit exists in the HTC between reaction jet to tube wall, and it is equivalent in approximation to the HTC of single-phase sodium flow. The HTC can be written in simpler form as functions of the HTC of single-phase sodium flow, void fraction and temperatures of sodium, hydrogen and tube wall. Hydrogen provides negligible heating effect, so that the apparent HTC would decrease with increasing of the hydrogen temperature that