Code development for multi-physics and multi-scale analysis of core disruptive accidents in fast reactors using particle methods

粒子法を用いた高速炉の炉心損傷事故におけるマルチフィジックス・マルチスケール解析のためのコード開発

越塚 誠一*; 守田 幸路*; 有馬 立身*; Zhang, S.*; 飛田 吉春; 山野 秀将   ; 伊藤 高啓*; 白川 典幸*; 内藤 正則*; 岡田 英俊*; 上原 靖*; 長峰 康雄*; 山本 雄一*; 氷見 正司*; 平野 悦丈*; 清水 泉介*; 大上 雅哉*

Koshizuka, Seiichi*; Morita, Koji*; Arima, Tatsumi*; Zhang, S.*; Tobita, Yoshiharu; Yamano, Hidemasa; Ito, Takahiro*; Shirakawa, Noriyuki*; Naito, Masanori*; Okada, Hidetoshi*; Uehara, Yasushi*; Nagamine, Yasuo*; Yamamoto, Yuichi*; Himi, Masashi*; Hirano, Etsujo*; Shimizu, Sensuke*; Oue, Masaya*

ナトリウム冷却高速炉(SFR)における炉心損傷事故(CDA)のさまざまな複合現象に対して、COMPASSと名づけられたコンピューターコードを開発している。COMPASSコードは、Moving Particle Semi-implicit(MPS)手法という枠組みの中で、熱流動・構造・相変化を含むマルチフィジックス問題を解析するように設計されている。その開発プロジェクトが、2005年度から2009年度までの5年間で、6組織により実施されてきた。本論文では、2007年度におけるプロジェクトの成果が報告される。検証計画に従って、融体固化・閉塞形成,溶融プール沸騰,ダクト壁破損の3つの検証計算が行われた。また、COMPASSコード開発をサポートするため、数値計算手法の基礎研究,金属燃料の共晶反応に関する物質科学、及びSIMMER-IIIによる解析が行われた。

A computer code, named COMPASS, is being developed for various complex phenomena of core disruptive accidents (CDAs) in sodium-cooled fast reactors (SFRs). The COMPASS is designed to analyze multi-physics problems involving thermal hydraulics, structure and phase change, in a unified framework of the MPS (Moving Particle Semi-implicit) method. The project has been carried out by six organizations for five years from FY2005 to FY2009. In this paper, the outcomes of the project in FY2007 are presented. Three validation calculations were completed by following the validation plan: melt freezing and blockage formation, molten pool boiling, and duct wall failure. The COMPASS code development was supported by basic studies of the numerical method, material science for eutectic reaction of the metal fuel, and SIMMER-III analyses.