冷却材温度ゆらぎ現象の解析的評価手法の開発(II) 温度ゆらぎ強度評価手法の検証と実機体系予備解析

Development of analytical model for evaluating coolant temperature fluctuation phenomena, II; Verification of analytical model for intensity of temperature fluctuation phenomena and preliminary analysis for actual scale model

村松 壽晴; 二ノ方 寿

Muramatsu, Toshiharu; Ninokata, Hisashi

炉心出口近傍に発生するサーマル・ストライピング現象を解析的に精度良く評価できるようにするため、これまでに報告した乱流モデルでは考慮されなかった2つのモデル化項目を取り上げ、そのモデル化の必要性を水を作業流体としたサーマル・ストライピング実験の解析を通じて検討した。この検討の結果、以下の点が明らかとなった。1)応力代数識乱流モデルを使用する場合には、時間スケールを空間依存量として取り扱う必要がある。2)乱流2次相関量に対する対流項および拡散項は、解析精度への影響が極めて小さく、両項を厳密に取扱う応力方程式乱流モデルを使用することのメリットは少ない。3)したがって、温度ゆらぎ強度を解析評価する場合には、応力代数式モデルと時間スケール空間依存モデルとを組合せて用いることが望ましい。さらに、実機体系を対象とした解析を上記3)のモデルを用いて行った結果、次の点が明らかとなった。1)制御棒集合体の冷却材流量を減少させるに従い、上部案内管近傍に発生する温度ゆらぎも減少する。2)上部案内管近傍に発生する温度ゆらぎを低減させることができる最適な上部案内管設置高さが存在する。

For the purpose of the establishment of evaluation methods for thermal striping phenomenon, the applicability of turbulence models to the phenomenon have been assessed through the analysis of the thermal striping experiments using water. From the analysis, the following results have been obtained. (1)In the use of the algebraic stress turbulence mode1 (ASM), the time scale ratio dependent model in space must be included. (2)Effect of convection and diffusion terms for the second-order momentum of turbulence to accuracy is very small. Therefore the use of the Reynolds stress turbulence model is unnecessary. (3)A combined method of the ASM and the time scale ratio dependent model in space is sperior to the conventional ASM and the Reynolds stress model on accuracy and economically for an analysis of thermal striping phenomenon. And the following results became clear after the analysis of an actual scale model using the above combined method. (1)Intensity of temperature fluctuation at the around of C/R guide tube decreases with the decrease of control rod flow rate. (2)An optimum height of the C/R guide tube to decrease temperature fluctuation exists.