Experimental studies and empirical models for the transient self-leveling behavior in debris bed

デブリベッドにおけるセルフレベリング過渡挙動のための実験研究と経験モデル

Cheng, S.*; 田中 鷹平*; 権代 陽嗣*; 甲斐 貴之*; Zhang, B.*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 福田 研二*; 山野 秀将   ; 鈴木 徹; 飛田 吉春

Cheng, S.*; Tanaka, Yohei*; Gondai, Yoji*; Kai, Takayuki*; Zhang, B.*; Matsumoto, Tatsuya*; Morita, Koji*; Fukuda, Kenji*; Yamano, Hidemasa; Suzuki, Toru; Tobita, Yoshiharu

セルフレベリング挙動解明のため、粒子ベッドを通して窒素ガスを一定に浸透させる一連の実験を行った。この実験で、長方形タンク内の固体粒子と水により、それぞれ燃料デブリと冷却材を模擬した。得られたデータに基づき、セルフレベリング過程でのベッドの傾きの過渡変化を表す経験モデルが開発された。計算と実験結果による値は十分な一致をみせた。モデルの検証は実験パラメーター(物質サイズ、濃度、ガスの流量等)の影響の詳細な解析により確認された。そのモデル適用性について、モデルシミュレーションと既存の沸騰型の大規模実験システムでの実験結果とを比較し、拡張条件のも適用できることが考察された。

To clarify this behavior, a series of experiments have been performed in which nitrogen gas has been percolated uniformly through a particle bed. In these experiments, solid particles and water contained in a rectangular tank simulate respectively fuel debris and coolant. Based on the data obtained, an empirical model was developed to describe the transient variation in the bed inclination angle during the self-leveling process. Good agreement has been obtained between calculated and experimental values. Verification of the model has been confirmed through detailed analysis of the effects of experimental parameters such as particle size, particle density, and gas flow rate. Its applicability to extended conditions was further discussed by performing modeling simulations and comparing results against experimental data obtained from a larger-scale experimental system that employed a conventional boiling method.