自然対流型キャプセル内の熱流動挙動に関する数値解析

Numerical analysis on thermal-hydraulic behavior in natural convection capsules

稲葉 良知  ; 小川 光弘; 山浦 高幸 ; 飛田 正浩

Inaba, Yoshitomo; Ogawa, Mitsuhiro; Yamaura, Takayuki; Tobita, Masahiro

材料試験炉(JMTR)において実施する軽水炉燃料の燃料異常過渡試験では、キャプセル型の試験装置(燃料異常過渡試験用キャプセル)を用いるが、キャプセル内の熱流動挙動を評価するため、多次元二流体モデルコードACE-3Dにより数値解析を行うことにしている。そこで、まずACE-3Dの機能拡張を行い、入力データの作成や解析結果の図示を容易にできるようにした。次に、ACE-3Dの検証のため、既にJMTRで試験実績のあるBWR出力較正試験用キャプセルをモデル化し、ACE-3DによるBWR出力較正試験を模擬した数値解析を行った。試験データと解析結果とを比較したところ、両者は比較的よく一致した。その結果、燃料異常過渡試験の熱流動解析にACE-3Dを適用できる見通しが得られた。さらに、自然対流型キャプセルによる燃料異常過渡試験を模擬した数値解析を行い、キャプセル内の熱流動挙動について検討した。

The fuel transient tests for light water reactors are to be carried out in the Japan Materials Testing Reactor (JMTR), and the capsule-type test facilities (fuel transient test capsules) are to be used in the tests. In order to investigate the thermal-hydraulic behavior in the capsules, the multi-dimensional two-fluid model code ACE-3D is used. At first, the functions of ACE-3D were expanded for the pre-process and the post-process. Then, the BWR power calibration test capsule, which had been tested in JMTR, was modeled, and the BWR power calibration tests were simulated numerically for the verification of ACE-3D. The numerical results agreed well with the test data. As a result, it was found that ACE-3D is applicable to the numerical simulation of the fuel transient tests. In addition, the fuel transient tests with a natural convection capsule were simulated numerically with ACE-3D, and the thermal-hydraulic behavior in the capsule was investigated.