自然循環崩壊熱除去時の高速炉システム内熱流動現象に関する相似側の検討

Scaling laws for thermal-hydraulic phenomena in FBR system under natural circulation decay heat removal condition

家田 芳明 ; 上出 英樹 ; 大島 宏之

Ieda, Yoshiaki; Kamide, Hideki; Ohshima, Hiroyuki

自然循環崩壊熱除去時の高速炉システム内熱流動現象に関する相似則について検討を行った。基礎方程式を無次元化することによって相似条件を導出した。その相似条件に基づき、実験体系に対する要求事項を摘出した。また、ナトリウム試験と水試験の役割分担について検討した。強制循環状態から自然循環状態に至るまでのプラント動特性については、次のような分担が望ましい。1)水試験・1次系内の熱流動現象のみに限定した試験とする。・プレナムの熱流動現象を重視し、1/20縮尺程度のモデル及びさらに大きなスケールのモデルの試験を実施し、相互比較することが望ましい。・炉心については、温度拡散率の大きな材質を主体として構成された発熱部とし、発熱体での発熱量ができるだけ直接的に作動的に伝わるように工夫する必要がある。・熱交換器についても伝熱管は温度拡散率の大きな材質で構成し、1次系の熱媒体についても工夫を要する。2)ナトリウム試験・炉心からヒートシンク(崩壊熱除去系空気冷却器及び主中間熱交換器)までを模擬する。・プレナムでの温度分布の一巡自然循環特性への影響よりも、系統間結合効果を重視する。・1/4縮尺以上の相似形状モデルとするか、高さ方向のみ実寸大で径方向にはスケールの小さいモデルとする。・1/4縮尺の相似形状モデルとした場合について、相似形状モデルとした場合について、相似条件からのズレを概算しったところ、レイノルズ数及びペクレ数は実機の1/10程度になるが、その他の無次元数については、ほぼ実機と近い値にできることが示された。

Scaling laws for thermal hydraulic phenomena in FBR system under naturalcirculation decay heat removal condition have been studied. One-dimensional and three-dimensional mass, momentum and energy conservatin equation have been used for derivation of scaling criteria. On the basis of the scaling criteria, requirements for experimental system used for investigation into natural circulation phenomena have been pointed out. Adequate assignment of sodium and water experiments have been also disscussed. As for as plant dynamics under the transition from forced to natural circulation is cocerned, adequate assignment of experiments are as follows: (1)Water experiments (a)Experiments for thermal-hydraulic phenomena solely in the primary system should be conducted. (b)One should lay stress on the investigation into phenomena in the plena. (c)One-twentieth model test and much larger model test should be carried out and should be compared each other. (d)Simulated fuel pins and heat transfer tubes should be made of high thermal diffusivity material and gived and received heat by working fluid under the transient condition should be simulated correctly. (2)Sodium experiments (a)Heat transport system from core to heat sink should be simulated. (b)One should lay stress on the investigation into coupling effect between primary and secondary system. (c)The similar figure model more than one-fourth scale or the exact size model only in the axial direction is available. (d)For the one-forth model, Reynolds number and Peclet number are one order smaller than those for the reality. However, other non-dimensional numbers of the model are almost equal to those of the reality.