Bypass flow computations using a one-twelfth symmetric sector for normal operation in a 350 MW prismatic VHTR

ブロック型超高温ガス炉におけるバイパス流れ流体解析

Johnson, R.*; 佐藤 博之  

Johnson, R.*; Sato, Hiroyuki

次世代原子力プラント(NGNP)での採用が検討されている、熱出力350MWのブロック型高温ガス炉を対象として隙間幅,出力分布及び燃料体寸法をパラメータとした炉心バイパス流れ現象の流体解析評価を行った。解析結果から、想定される最大隙間幅を有する燃料体は隙間幅を有しない燃料体に比べて、各流路における冷却材出口の最大温度差が約4倍に増加することを明らかにした。また、熱膨張や照射による収縮などに起因する燃料体の寸法変化が燃料温度に与える影響が大きいことを明らかにした。本結果から、今後、ブロック型高温ガス炉炉心設計に熱流体解析を十分適用できる目途を得た。

Calculations are performed using CFD for flow of the helium coolant in the gap and coolant channels along with conjugate heat generation and heat transfer in the fuel compacts and graphite of a 350 MW prismatic reactor. Various scenarios are computed by varying the gap width from zero to 5 mm, varying the total heat generation rate to examine average and peak radial generation rates and variation of the graphite block geometry to account for the effects of shrinkage caused by irradiation. It is shown that the effect of increasing gap width causes increased maximum fuel temperature while providing significant cooling to the near-gap region. The maximum outlet coolant temperature variation is increased by the presence of gap flow and also by an increase in total heat generation with a gap present. The effect of block shrinkage is actually to decrease maximum fuel temperature compared to a similar reference case.