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Experimental analyses by SIMMER-III on debris-bed coolability and metallic fuel freezing behavior

デブリベッド冷却性と金属燃料固化挙動に関するSIMMER-IIIによる実験解析

山野 秀将  ; 飛田 吉春

Yamano, Hidemasa; Tobita, Yoshiharu

この論文では、2次元オイラー型多成分多相流解析コードSIMMER-IIIによる実験解析について述べる。ここでは、炉心崩壊事故における主要現象である2つの分野、すなわち、デブリベッド冷却性及び金属燃料固化挙動を対象とする。デブリベッド冷却性を解析するため、ACRR-D10炉内実験を選定した。SIMMER-IIIによる計算は、実験で観察された熱伝導,沸騰,チャネリングを含む熱伝達メカニズムをよく模擬できた。金属燃料炉における炉心損傷事故では共晶形成とともにステンレス・スティール(被覆管とラッパ管)で固化すると考えられる。そのような現象を調べるため天然ウラン燃料を用いてCAFE-UT2実験を実験解析の対象として選定した。SIMMER-IIIには共晶形成モデルがないにもかかわらず、計算された燃料侵入長は実験データとよく一致した。

This paper describes experimental analyses using the SIMMER-III computer code, which is a two-dimensional multi-component multi-phase Eulerian fluid-dynamics code. Two topics of key phenomena in core disruptive accidents were presented in this paper: debris-bed coolability and metallic fuel freezing behavior. To analyze the debris-bed coolability, the ACRR-D10 in-pile experiments were selected. SIMMER-III well simulated the heat transfer mechanisms including conduction, boiling and channeling observed in the experiment. Metallic fuel may freeze onto the stainless steel (cladding or wrapper tube) together with eutectic formation during core disruption in a metallic-fueled reactor. The CAFE-UT2 experiment carried out using pure Uranium melt to investigate such phenomena was selected for the experimental analysis. In spite of no eutectic formation model in the SIMMER-III code, the calculated fuel penetration behavior was in good agreement with the experimental data.

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