高速炉蒸気発生器におけるナトリウム-水反応シミュレーション

Numerical study on sodium-water reaction in steam generator of fast reactor

高田 孝*; 山口 彰*; 須田 一則 ; 大島 宏之

Takata, Takashi*; Yamaguchi, Akira*; Suda, Kazunori; Ohshima, Hiroyuki

ナトリウム冷却高速炉の蒸気発生器でのナトリウム(Na)-水反応による隣接伝熱管等の周辺構造への影響を、機構論的に評価することを目的に開発した数値解析手法を用い、Na側(蒸気発生器胴側)圧力及び、伝熱管群を有する複雑流路が最高温度や反応領域の広がりに及ぼす影響を評価した。Na側圧力に関しては、最高温度に対する影響は小さいが、反応領域の下流側への発達に影響を及ぼすことが判明した。伝熱管群を有する体系の場合、反応に伴う高温領域が伝熱管群のインライン方向に発達する傾向が見られた。本解析結果を実験結果と比較すると、解析では温度を若干過大に評価する傾向が見られるが、反応領域の広がりや漏えい量はおおむね一致しており、開発した数値解析手法による反応領域の詳細評価が妥当である見通しを得た。

When a heat transfer tube fails in a steam generator of liquid sodium cooled fast reactor, highly pressurized water or steam inside the tube blows down into liquid sodium that exists in the shell side and thus the sodium-water reaction will occur. The reacting zone, in which high temperature appears and corrosive sodium compound such as sodium hydroxide (NaOH) exists, will affect a structural integrity of neighboring heat transfer tubes and shell structure. Hence, an investigation of the reacting zone in the sodium-water reaction phenomena is of great importance for safety evaluation in the steam generator. A numerical method of multi-dimensional and multi-phase thermal hydraulics coupled with the sodium-water reaction has been developed for this purpose. In the present paper, the influence of the initial pressure in the shell side on the reacting zone has been investigated numerically, as well as the geometric configuration of pin-bundles.