高速炉の高燃焼度燃料集合体における変形-熱流動連成解析

Coupling analysis of thermal-hydraulics with structural deformation in a high burn-up wire-wrapped fuel pin bundle of fast reactor

大島 宏之; 上羽 智之 ; 橋本 昭彦*

Ohshima, Hiroyuki; Uwaba, Tomoyuki; Hashimoto, Akihiko*

ナトリウム冷却高速炉の実用化に向けて経済性向上の1つの方策として燃料の高燃焼度化が指向されているが、これを実現するためには照射によるスエリングや熱の影響による燃料被覆管の変形及び変形下における詳細な温度分布を予測し、過度な保守性を排除した合理的な安全裕度の確認がなされなければならない。このため本研究では、燃料集合体全体/局所詳細熱流動解析手法と燃料変形解析手法からなる解析評価システムを構築している。本件では、システムを構成する燃料集合体全体解析手法と燃料変形解析手法をカップリングした熱流動-変形連成アルゴリズムを構築するとともに、照射燃料集合体への適用解析を実施し、その妥当性を確認した。

Adoption of higher burn-up core can be considered as one of effective methods to enhance economic competitiveness for the commercialization of sodium-cooled fast reactors and it becomes possible with evaluating and confirming structural integrity of fuel assemblies under high burn-up conditions. A numerical simulation system, which consists of a deformation analysis program and three kinds of thermal-hydraulics analysis programs, is being developed in Japan Atomic Energy Agency (JAEA) in order to offer methodologies to clarify thermal-hydraulic phenomena in fuel assemblies under various operating conditions. In this paper, an analysis method of thermal-hydraulics in a wire-wrapped and deformed fuel pin bundle using two kinds of component programs of the numerical simulation system and its application to an irradiated fuel assembly analysis are described.