Uncertainty quantification scheme in V&V of fluid-structure thermal interaction code for thermal fatigue issue in a sodium-cooled fast reactor

高速炉の熱疲労現象にかかわる流体-構造熱連成解析コードのV&Vにおける不確かさの定量評価手法

田中 正暁  

Tanaka, Masaaki

異温度流体の混合に起因する高サイクル熱疲労により構造健全性が損なわれる現象の評価は、高速炉の安全上極めて重要であり、流体と構造間の熱連成挙動を予測できる解析コード(MUGTHES)の開発を行ってきた。本論文では、高サイクル熱疲労解析評価手法の整備の一環として、熱流動解析モジュールを対象に層流条件下での基本体系での熱流動問題を例題として、V&Vに関する既往ガイドラインを参照して不確かさ評価を行うとともに、構造内温度場解析モジュールに対して理論解との比較により不確かさ評価を行った。さらに、T字合流部の水流動試験を対象として流体-構造熱連成解析を実施して熱疲労問題に対するMUGTHESの適用性について確認した。

Thermal fatigue on the structure caused by thermal striping phenomena is one of the significant issues in design and safety of fast breeder reactors. A numerical simulation code MUGTHES has been developed to predict fluid mixing phenomena and thermal response in structure. Uncertainty quantification in V&V process for the thermal-hydraulics analysis module was examined with simple laminar flow problems according to the existing guidelines and that of the structure heat conduction analysis module including conjugate heat transfer model was also done for theoretical unsteady heat conduction problems as verification. After the verification, the MUGTHES code was validated for a practical fluid-structure thermal interaction problem in T-junction piping system and applicability of the code to the thermal fatigue issue was confirmed.