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高速炉燃料集合体ポーラス状局所閉塞事象の研究; 37本ピンバンドルナトリウム試験の事前サブチャンネル解析

Study for subassembly porous blockage in fast breeder reactors; Pre-subchannel analysis of 37-pin bundle sodium test

飯塚 透; 大木 義久; 川島 滋代*; 西村 元彦; 磯崎 正; 上出 英樹

Iitsuka, Toru; Oki, Yoshihisa; Kawashima, Shigeyo*; Nishimura, Motohiko; Isozaki, Tadashi; Kamide, Hideki

高速炉の集合体内局所事故の安全評価において、微小粒子による厚みのあるポーラス状閉塞を想定した場合、閉塞領域内被覆管のホットスポットの発生位置及び温度を予測することが重要となる。このような課題を念頭に置き、ポーラス状閉塞の熱流動特性を総合的に評価するため、筆者らは、37本ピンバンドルに閉塞物を設置したナトリウム試験(以下、ナトリウム試験と略)を実施する予定である。ナトリウム試験に先立ち、水を作動流体として閉塞物単体の圧力損失測定試験を実施し、閉塞物の圧力損失評価式を求めた。また、ナトリウム試験の試験条件の設定に資することを目的として、ポーラス状閉塞をモデル化することが可能なサブチャンネル解析コードASFRE-IIIによる事前解析を実施した。その結果、今回のナトリウム試験の検討範囲(ヒータピン出力100$$sim$$400W/cm、流量200$$sim$$480l/min)では、最高温度と入口温度との差は出力/流量比にほぼ比例し、ナトリウム試験における目安制限温度650$$^{circ}$$Cを超える加熱条件は、出力/流量比が0.75(W/cm)/(l/min)以上の場合であるとの予測結果を得た。また、解析結果に基づき、試験条件からヒータピン最高温度が予想できるマップを作成した。

Assessment of the maximum temperature and the position of the hot spot is the most important issues on the reactor safety when the local subchannel porous blockage is occurred. From these background, authors are going to perform a sodium experiment with 37-pin bundle test rig simulating the porous blockage, to understand the phenomena and acquire data for thermal-hydraulic analysis code validation. Before the execution of sodium test, one basic experiment and some using subchannel analysis code ASFRE-III had been done. The basic experiment was a water test to examine the pressure loss characteristics of the porous blockage. The pressure loss correlation derived from the water test was applied to the subsequent subchannel analysis of the 37-pin bundle sodium test rig. The analysis such predicted that the difference between the maximum temperature and the inlet temperature would be in propotion to the power to flow rate ratio, within the condition of the power=100$$sim$$400 W/cm and the flow rate =200$$sim$$480 $$ell$$/min. And it was also shown that the maximum subchannel temperature would not over the operational limit temperature 650 $$^{circ}$$C, if the power to flow rate ratio were kept lower than 0.75(W/cm)/$$ell$$/min). The map was made to predict the maximum temperature from the experimental conditions.

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