高速炉ガス巻込み現象の実規模解析

Real-scale numerical simulation of gas entrainment phenomena in fast reactor

伊藤 啓; 功刀 資彰*; 大島 宏之; 河村 拓己*

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

ナトリウム冷却大型高速炉におけるガス巻込み現象評価のため、高精度気液二相流数値解析手法の開発・検証を進めている。高精度界面追跡法や正確な物理モデルを用いることにより、基礎実験体系におけるガス巻込み現象を再現できることを確認している。本研究では、実規模ガス巻込み現象を対象とした数値解析を実施した結果、配管近傍の渦流れの成長・減衰挙動やガス巻込み発生を捕らえることに成功した。特に、ガス巻込みを発生させる流れ挙動に関するデータが得られ、実機ガス巻込み現象を数値解析によって評価できる見通しを得た。

To evaluate gas entrainment (GE) phenomena in a large-scale sodium-cooled fast reactor, the authors are developing a high-precision numerical simulation algorithm for gas-liquid two-phase flows based on a volume-of-fluid methodology. It is confirmed that the developed simulation algorithm can reproduce the GE phenomena in a simple experiment. In this study, the simulation algorithm is applied to a real-scale GE test to check the applicability of the algorithm to the GE phenomena in the fast reactor. As a result, transient behaviors of the vortical flows around the pipes and the accompanied GE phenomena are simulated well. In particular, the origin of the flow which induces the GE phenomena is showed clearly. Finally, from the investigation of a lot of GE phenomena observed in the simulation result, it is verified that the GE phenomena by relatively strong vortical flows are important in terms of the GE suppression in the fast reactor.