高速炉蒸気発生器におけるナトリウム-水反応時の水側伝熱特性

Characteristics of heat transfer inside tube during sodium-water reaction in FBR steam generator

栗原 成計 ; 大島 宏之; 門出 政則*

Kurihara, Akikazu; Ohshima, Hiroyuki; Monde, Masanori*

高速炉蒸気発生器(SG)では、何らかの原因で伝熱管が破損すると伝熱管内を流れる高圧の水/蒸気が低圧のナトリウム(Na)側へ漏えいし、ナトリウムNaと水との発熱反応によって高温,腐食性の反応場ジェットが形成される(Na-水反応)。この高温の反応ジェットに曝される隣接伝熱管は、材料強度が低下し内圧によってラプチャ(高温ラプチャ)する可能性があることから、Na-水反応現象の予測は安全評価上重要である。本研究では、この解析評価手法構築に不可欠となる隣接伝熱管内(水側)の詳細な伝熱特性を把握することを目的として、SG部分負荷運転条件である低質量流量・高サブクール水を通水した伝熱管に対し、伝熱管破損模擬試験装置(TRUST-2)を用いて反応ジェットを模擬した高周波誘導加熱にて急速加熱試験を行った。逆解法を用いて伝熱管内表面温度及び熱流束を正確に推定し、高温ラプチャ評価に対する適切な伝熱相関式を確認した。

Sodium reacts chemically with water in case of unexpected tube failure of steam generator (SG) in fast breeder reactor (FBR), exoergic reaction produced reaction field with high temperature and high corrosive (sodium-water reaction). Adjacent tubes are exposed to the reaction field and have possibility of overheating rupture by inner pressure with reduction of material strength. It is integral to predict the event with high accuracy that we understand characteristics of heat transfer inside tube in detail. Rapid heating experiment equivalent to sodium-water reaction has been carried out under high pressure, low mass flow rate and high subcooling, Heat flux and temperature on inner wall were estimated correctly by inverse problem solution. As the result of present study, we confirm adequate heat transfer correlations to evaluate overheating tube rupture.