COMPASS code development and validation; A Multi-physics analysis of core disruptive accidents in sodium-cooled fast reactors using particle method

COMPASSコード開発と検証; 粒子法を用いたナトリウム冷却高速炉における炉心損傷事故のマルチフィジックス解析

越塚 誠一*; Liu, J.*; 守田 幸路*; 有馬 立身*; Zhang, S.*; 飛田 吉春; 山野 秀将   ; 伊藤 高啓*; 内藤 正則*; 白川 典幸*; 細田 誠吾*; 上原 靖*; 山本 雄一*; 小境 博*; 氷見 正司*; 平野 悦丈*; 清水 泉介*; 大上 雅哉*

Koshizuka, Seiichi*; Liu, J.*; Morita, Koji*; Arima, Tatsumi*; Zhang, S.*; Tobita, Yoshiharu; Yamano, Hidemasa; Ito, Takahiro*; Naito, Masanori*; Shirakawa, Noriyuki*; Hosoda, Seigo*; Uehara, Yasushi*; Yamamoto, Yuichi*; Kozakai, Hiroshi*; Himi, Masashi*; Hirano, Etsujo*; Shimizu, Sensuke*; Oue, Masaya*

ナトリウム冷却高速炉(SFR)での炉心崩壊事故のマルチフィジックス解析のためCOMPASSというコンピュータコードを開発している。熱流動・構造の複合問題にさまざまな相変化過程を伴う解析が必要であるため、MPS法というメッシュレス法を用いている。分離された素過程に対する検証及び実現象に対する検証を実施する。また、COMPASSは、大型SFR炉心における再臨界回避のための溶融燃料の流出を調べることもまた期待される。MOX燃料に加えて、金属燃料も考慮している。金属燃料と被覆材間の共晶反応は、相図計算,古典・第一原理分子動力学によって調べられる。数値計算手法に関連した基礎研究はCOMPASSのコード開発に役立つ。並列計算は大規模計算を扱うためOpenMPを使用して実施する。AVSにより可視化ツールもまた備えている。

A computer code, named COMPASS, is developed for multi-physics analysis of core disruptive accidents of sodium-cooled fast reactors (SFRs). A meshless method, called MPS method, is employed since complex thermal-hydraulics and structural problems with various phase change processes have to be analyzed. Verification for separeted basic processes and validation for practical phenomena are carried out. COMPASS is also expected to investigate molten fuel discharge to avoid re-criticality in large size SFR cores. Both MOX and metal fuels are considered. Eutectic reactions between the metal fuel and the cladding material are investigated by phase diagram calculation, classical and first-principles molecular dynamics. Basic studies relevant to the numerical methods support the code development of COMPASS. Parallel processing is implemented by OpenMP to treat large-scale problems. A visualization tool is also prepared by using AVS.