A Simple mass and heat balance model for estimating plant conditions during the Fukushima Dai-ichi NPP accident

福島第一原子力発電所事故時のプラント状態を推定するための簡易質量・熱バランスモデル

柴本 泰照 ; 森山 清史*; 丸山 結 ; 与能本 泰介 

Shibamoto, Yasuteru; Moriyama, Kiyofumi*; Maruyama, Yu; Yonomoto, Taisuke

福島第一原子力発電所の事故挙動の把握を支援するために、原子炉圧力容器及び格納容器の熱水力過渡変化を解析するための簡易評価手法を提案する。この事故では早い段階からほとんどのプラント計装が使用不能となり、加えて放射能汚染によってプラントへのアクセスも制限されたため、被害程度などのプラント状態を理解するために解析的な検討が喫緊に求められていた。このための使いやすいツールを提供することを目的として、集中定数系による質量と熱のバランスモデルに基づいた簡易解析コード(HOTCBと命名)を開発した。HOTCBコードは高温過熱状態までの温度範囲で水,蒸気,非凝縮ガスを扱う能力を有し、また、熱容量や流体との熱伝達等の熱構造物も考慮できる。本コードは東京電力に提供され、実際の事故解析に使用された。本論文では、コードの詳細とコードの有用性を示す例として福島第一原子力発電所の1号炉及び2号炉のシミュレーションを紹介する。

A simple evaluation method for the analysis of thermal-hydraulic transients in reactor pressure vessel (RPV) and primary containment vessel (PCV) is proposed to support understanding the accident behaviors of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (NPP). Since most of the measurements of the plants were unavailable especially in the early stage of the accident, and the accessibility to the plants has been limited by radiation, analytical investigation for the plant is urgently required to understand the plant conditions such as the magnitude of the damages. In order to provide easy-to-use technical tools to support the analytical investigation, we developed a simplified analysis code, named "HOTCB", based on total mass and heat balances in a lamped parameter system. The HOTCB code has capabilities to treat two-phase fluid including water, steam, and non-condensable gas in a wide range of temperature up to highly superheated conditions, and to consider heat structures, i.e. heat capacities and heat transfer to the fluid. The code was provided to Tokyo Electric Power Company (TEPCO) and was practically used for the analysis on the accident. This paper provides the details of the code and simulations of Unit 1 and Unit 2 reactors of Fukushima Dai-ichi NPP as examples to show the usefulness of the code.