高速炉ガス巻込み現象を解析できる高精度気液二相流数値解析コードの開発

Development and validation of high-precision numerical simulation algorithm for evaluation of gas entrainment in fast reactor

伊藤 啓; 大島 宏之; 河村 拓己*

Ito, Kei; Ohshima, Hiroyuki; Kawamura, Takumi*

FaCTプロジェクトにおいて設計研究が行われているNa冷却大型高速炉実用炉では、安定運転の観点から炉容器内自由液面におけるガス巻込み発生を抑制する必要があり、ガス巻込みを評価する手法の研究を進めている。ガス巻込みの評価においては、実規模体系形状模擬試験が確実だが高コストであるため、代替手法として高精度気液二相流数値解析コードの開発を行っている。本報告書では、コード開発・検証の一環として、(1)ガス巻込み現象の再現性検討,(2)大規模解析への適用性・実行性の検討,(3)ガス巻込み量予測精度評価の検討を実施した結果を示す。

In the design study of a sodium-cooled fast reactor, the suppression of gas entrainment (GE) occurrences is considered as a key to achieve stable operations of the fast reactor. The authors are developing a high-precision numerical simulation algorithm for gas-liquid two-phase flows to evaluate the GE more efficiently than high-cost large-scale experiments. In this study, numerical simulations were performed on (1) the GE behavior in a simple experiment, (2) the mechanisms of GE occurrences in a large-scale test and (3) the entrained flow rate in a basic experiment. From the results of (1) simulation, it was confirmed that the developed simulation algorithm could reproduce the GE induced by vortical flows. Similarly, (2) and (3) simulations showed that the GE in the fast reactor and the entrained flow rate could be evaluated by the numerical simulations.