RELAP5 analysis of OECD/NEA ROSA project experiment simulating a PWR loss-of-feedwater transient with high-power natural circulation

高出力自然循環を伴うPWR主給水喪失事象に関するOECD/NEA ROSAプロジェクト実験のRELAP5コード解析

竹田 武司 ; 浅香 英明*; 中村 秀夫  

Takeda, Takeshi; Asaka, Hideaki*; Nakamura, Hideo

PWRでの高圧注入系全故障を伴う主給水喪失事象において、スクラム失敗による高出力自然循環を仮定したOECD/NEA ROSA-2プロジェクト実験をLSTFを用いて行った。このとき、高出力自然循環を長期間よく観察するために補助給水有りの条件とし、炉心出力はRELAP5コードを用いたPWR解析により決定した。実験では、加圧器(PZR)逃し弁と蒸気発生器(SG)逃し弁の周期的な開閉によって一次系圧力は約16Mpa、SG二次側圧力は約8MPaに各々維持され、二相自然循環は早期に開始した。その結果、SG伝熱管でゆっくりとしたfill & dump形の大きな振幅を伴う水位振動が生じるとともに、二相自然循環流量は振動を伴いつつ低下した。RELAP5コードによる実験後解析において、SG伝熱管を詳細メッシュによる9本の並行チャンネルで模擬しかつ、Wallis型の気液対向流制限モデルを伝熱管入口部に適用することで、二相自然循環時におけるSG伝熱管のランダムでかつ大きな振幅を伴う水位振動を定性的に再現した。しかし、依然として水位振動の頻度や振幅に差が生じたことや一次系ループ流量の振動振幅を過大評価するなど、コードの現象予測に課題が残存した。

A ROSA/LSTF experiment was conducted for OECD/NEA ROSA Project simulating a PWR loss-of-feedwater transient with assumptions of failure of scram and total failure of HPI system. AFW was provided to well observe the long-term high-power natural circulation. The core power curve was obtained from a RELAP5 code analysis of PWR LOFW transient without scram. The primary and SG secondary-side pressures were maintained respectively at around 16 and 8 MPa by cycle opening of PZR PORV and SG relief valves. Large-amplitude level oscillation occurred in SG U-tubes for a long time in a form of slow fill and dump while the two-phase natural circulation flow rate gradually decreased with some oscillation. RELAP5 post-test analyses were performed by employing a fine-mesh multiple parallel flow channel representation of SG U-tubes with a Wallis CCFL correlation. Problems remain in the predictions of the oscillative primary loop flow rate and SG U-tube liquid level as well as PZR liquid level.