Numerical prediction and optimization of depressurized sodium-water reaction experiment with counter-flow diffusion flame

対向流拡散火炎を伴う減圧ナトリウム水反応実験の解析的予測と最適化

山口 彰*; 高田 孝*; 大島 宏之; 小原 吉武*

Yamaguchi, Akira*; Takata, Takashi*; Ohshima, Hiroyuki; Kohara, Yoshitake*

ナトリウム冷却高速炉の蒸気発生器伝熱管が破損すると、高圧の蒸気がナトリウム中に噴出しナトリウム-水反応を引き起こす。このためナトリウム-水反応は高速炉の設計基準事故となっている。本研究では、新しい解析コードを開発するとともに、数値シミュレーションと実験によって、対向流拡散火炎におけるナトリウム-水反応現象の解明を行っている。これまでの実験と解析の比較において誤差が発生しているがこれは解析に使用した化学反応の仮定が原因と考えられる。さらなる測定精度向上と原因追求のため、安定かつ広い化学反応領域を維持する方法として、減圧実験を提案した。

Sodium-water reaction (SWR) is a design basis accident of a Sodium Fast Reactor (SFR). A breach of the heat transfer tube in a steam generator (SG) results in contact of liquid sodium with water. In this paper, a new computer program has been developed and the SWR in a counter-flow diffusion flame is studied by a numerical simulations and an experiment. The experiment is designed with the numerical simulation so that the stable reaction flame is maintained for long time and physical and chemical quantities are measured. From the comparison of analysis and experiment, there exist discrepancies that may be caused by the assumptions of chemical reaction. Hence, a new experiment is proposed to enhance the measurement accuracy and to investigate the reason of the disagreement. The authors propose a depressurized experiment. With the depressurization, it is expected the flame location can be controlled and the reaction region becomes thicker because of decrease in reactant gas density.