高信頼性2重管蒸気発生器の開発,10; 伝熱流動試験

Development of Double-Wall-Tube stream generator, 10; Evaluation of thermal hydraulic tests

仲井 悟; 佐藤 博之

Nakai, Satoru; Sato, Hiroyuki

2重管蒸気発生器小型モデル試験は、2次系削除プラントに設置されるSGの開発を目標として、2重管蒸気発生器の伝熱特性、DNB点の温度振動、流動不安定発生特性およびリーク検出性能等を評価することを目的としている。これらの評価の際に基礎となる蒸気発生器の伝熱流動の基本特性を明らかにするため、伝熱流動試験を実施した。本報告では、これまで実施してきた水単相試験、2相流試験、加熱/沸騰試験データの評価を行い、各種伝熱相関式及び1次元静特性解析コードPOPAI-6の検証を行った。主たる成果を以下に示す。1.ナトリウム側熱伝達率は本蒸気発生器の設計に用いたGRABER-RIEGERの80%が実験値に良く一致する。2.DNBクォリティー相関式は老固の式及びKON'KOVの式が最も実験値に近く、その予測精度は約15%である。3.水単相域の伝熱相関式としてDITTUS-BOELTERの式0.8が最適である。4.核沸騰域の試験データは大きくバラついており、その実験式の導出は困難である。5.膜沸騰域の伝熱相関式としてはBISHOPの式0.65あるいはMOD.TONGの式0.8が最適である。6.蒸気域の伝熱相関式としては」BISHOPの式0.73あるいはDITTUS-BOELTERの式0.58が最適である。7.核沸騰域を除く核伝熱相関式の実験式を導出した。8.DNB点における核沸騰熱伝達率はJENS-LOTTESで計算すれば保守的であり、膜沸騰の熱伝達率は上記修正BISHOPを用いれば保守的となる。9.通常運転時においてはナトリウム側及び水側温度共に、大きな分布を生じていないが、ナトリウム/給水流量比が小さくなると蒸気出口温度差が大きくなる。10.POPAI-6は既存の伝熱相関式の修正あるいは今回導出した実験式を用いることにより、実験値と良好な一致を示す。今後は、今回の結果をふまえ、DNB温度振動評価、流動安定性評価を実施していく。

The 1MW test model of double wall tube steam generator (DWTSG) was installed and experiments have been being carried out to evaluate the feasibility of DWTSG. Main objectives of this test are to evaluate DWTSG thermal hydraulic performance and to obtain basic data to be reflected to structural integrity of the double wall tube under steam generator circumstances such as DNB and flow instability and capability of leak detection. The evaluation of thermal hydraulic tests such as watcr single phase flow tests, two phase flow tests and boiling/super heated steam tests have been conducted. An accuracy of one dimensional thermal hydraulics analysis code, POPAI-6, has also been evaluated by the experimental data. Following results have been obtained. (1)As for the sodium side heat transfer coefficient, some modification of Graber-Rieger's correlation that was used at the DWTSG design is needed to adjust experimental data. Modification factor is 0.8. (2)Roko's and Kon'kov's DNB quality correlations can predict experimental results in 15% error. (3)The modification factor of Dittus-Boelter is 0.8 in pre-heat region. (4)The experimental heat transfer coefficicnt has a wide range and it is very difficult to derive an experimental correlation. (5)The modification factors of Bishop and Mod. Tong are 0.65 and 0.8 respectively in post dryout region. (6)The modification factors of Bishop and Dittus-Boelter are 0.73 and 0.58, respectively, in steam region. (7)At DNB point, the Jens-Lottes correlation gives conservativc heat transfer coefficient as a nucleate boiling and the Bishop correlation with abovc modification factor gives conservative heat transfer coefficient as post dry out heat transfer coefficient. (8)Experimental heat transfer correlation were derived besides nucleate boiling. (9)Both sodium and water/steam side temperature distribution is in a predicted at the normal operation. However the less or sodium/water flow rate ratio, the larger steam temperature ...