R&D of the next generation safety analysis methods for fast reactors with new computational science and technology, 4; Experimental analyses by SIMMER-III for the integral verification of COMPASS

新技術を活用した高速炉の次世代安全解析手法の研究開発,4; COMPASSの総合検証のためのSIMMER-IIIによる実験解析

山野 秀将  ; 飛田 吉春

Yamano, Hidemasa; Tobita, Yoshiharu

この論文では、COMPASSコードの総合検証のために先行的に実施されるSIMMER-IIIによる実験解析について述べる。ここでは、炉心崩壊事故における主要現象である2つの分野、すなわち、溶融燃料の固化・分散,溶融燃料プールの沸騰挙動を対象とする。燃料固化挙動を解析するため、GEYSER炉外実験とCABRI-EFM1炉内実験を選定した。SIMMER-IIIによる計算はGEYSER実験で測定された燃料侵入長とよく一致する結果を得た。CABRI-EFM1実験の解析についても、SIMMER-IIIは燃料固化挙動を再現した。溶融燃料とスティール混合物からなる沸騰プールは燃料とスティール間の熱伝達により特徴づけられる。CABRI-TPA2実験はスティール液滴周りを覆うスティール蒸気により燃料とスティール間の過渡的な熱流束が小さくなることを示唆した。SIMMER-IIIでCABRI-TPA2実験を解析したところ、燃料とスティール間の熱伝達係数を減じることによって実験で観察されたスティール沸騰挙動をよく模擬できることが示された。

This paper describes experimental analyses using SIMMER-III, which were precedently carried out for the integral verification of the COMPASS code. Two topics of key phenomena in CDAs were here presented: molten fuel freezing and dispersion; and boiling behavior of molten fuel pool. To analyze the fuel freezing behavior, the GEYSER out-of-pile and the CABRI-EFM1 in-pile experiments were selected. The SIMMER-III calculation well agreed with fuel penetration length measured in GEYSER. The freezing behavior in CABRI-EFM1 was also reasonably simulated by SIMMER-III. The boiling pool consisting of molten fuel/steel mixtures is characterized by the heat transfer between fuel and steel. The CABRI-TPA2 experiment has suggested less transient heat flux from fuel to steel due to a steel vapor blanketing around a steel droplet. SIMMER-III well simulated the steel boiling behavior observed in the CABRI-TPA2 experiment by reducing the heat transfer coefficients between fuel and steel.