The Development of SIMMER-III, an advanced computer program for LMFR safety analysis, and its application to sodium experiments

液体金属冷却高速炉の安全解析コードSIMMER-IIIの開発とナトリウム実験への適用

飛田 吉春; 近藤 悟; 山野 秀将   ; 守田 幸路*; Maschek, W.*; Coste, P.*; Cadiou, T.*

Tobita, Yoshiharu; Kondo, Satoru; Yamano, Hidemasa; Morita, Koji*; Maschek, W.*; Coste, P.*; Cadiou, T.*

SIMMER-IIIは2次元,3速度場,多相多成分のオイラー座標系流体コードと空間依存核動特性モデルを結合した解析コードである。SIMMERコードは、通常の高速炉から加速器駆動未臨界炉(ADS)までのさまざまな中性子スペクトルと冷却材の組合せによる原子炉に適用できるように、汎用性と柔軟性を備えた解析手法として開発されてきた。SIMMER-IIIを液体金属冷却高速炉の安全解析に適用できる実用的なコードとするには、コードの信頼性と安定性を確保し、かつ十分に検証される必要があるため、包括的かつ系統的な検証研究を行った。検証研究は、個別モデルの検証を行う基礎的なPhase1と高速炉の安全性において重要な複合現象に関する検証を行うPhaes2が行われた。これらの系統的な検証研究により、コードで用いられている物理モデルの包括的な検証が段階的に進められ、高速炉の炉心損傷事故における過渡多相流の解析を適切に行うことができる最新のコードシステムであることが示された。本論文では、これらの研究の中で、おもにナトリウムを用いた実験研究に関する成果について報告を行う。

SIMMER-III is a general two-dimensional, three-velocity-field, multiphase, multicomponent, Eulerian, fluid-dynamics code coupled with a space-time and energy-dependent neutron transport kinetics model. The philosophy behind the SIMMER development was to generate a versatile and flexible tool, applicable for the safety analysis of various reactor types with different neutron spectra and coolants, up the new accelerator driven systems (ADS) for waste transmutation. SIMMER-III has proven especially well suited for fast spectrum systems as the LMFR, where it is one of the key codes for safety analysis, including its application within licensing procedures. To serve especially the last purpose, the code must be made sufficiently robust and reliable, and be tested and validated extensively. A comprehensive and systematic assessment program of the code has been conducted. This paper gives the major achievement of this assessment program. The code assessment program is an ongoing effort. Two major milestones have been achieved in the past by completing two assessment campaigns, Phase 1 and Phase 2. Phase 1 for fundamental code assessment of individual models; and Phase 2 for integral code assessment for key phenomena relevant to LMFR safety. Through this systematic code assessment program, comprehensive validation of the physical models has been conducted step-by-step. The assessment program has demonstrated that SIMMER-III is a state-of-the-art code with advanced models sufficiently flexible for simulating transient multiphase phenomena occurring during CDAs. In this paper we will concentrate on the specifics of the code, mainly reflected at its application to sodium experiments related to the safety of LMFR.