Numerical approach of self-wastage phenomena in steam generator of sodium-cooled fast reactor

ナトリウム冷却高速炉蒸気発生器におけるセルフウェステージ現象の数値解析手法

大西 裕季*; 高田 孝*; 山口 彰*; 内堀 昭寛 ; 菊地 晋  ; 栗原 成計 ; 大島 宏之

Onishi, Yuki*; Takata, Takashi*; Yamaguchi, Akira*; Uchibori, Akihiro; Kikuchi, Shin; Kurihara, Akikazu; Ohshima, Hiroyuki

ナトリウム(Na)冷却高速炉蒸気発生器(SG)において、セルフウェステージ現象はNa-水反応時に生じる伝熱管亀裂拡大挙動であり、初期亀裂からの水/蒸気漏えいのトリガーとなるものである。したがって、セルフウェステージ現象の定量化がSG安全評価の点で重要となる。本研究では、セルフウェステージ現象解析手法を提案し、多次元Na-水反応コードSERAPHIMを用いて亀裂拡大挙動を検討した。解析では、原子力機構で行われたSWAT-4の実験に基づき二次元初期亀裂を仮定した。ウェステージ速度がアレニウス型を仮定した腐食式により計算され、ウェステージ量によって初期伝熱管の一部をリメッシュした。リメッシュモデルを用いて再計算し、Na-水反応生成物は周方向速度と径方向速度がセルフウェステージ挙動に寄与していることがわかった。

In the steam generator of sodium-cooled fast reactor (SFR), self-wastage phenomena is a crack enlargement on the heat transfer tube itself caused by sodium-water reaction, a quantification of the self-wastage phenomenon is of importance from the viewpoint of safety assessment. In this study, we propose a numerical approach to evaluate the self-wastage phenomena and investigate a crack enlargement using SERAPHIM code. In the analysis, two-dimensional initial crack is assumed based on SWAT-4 experiment. The wastage rate was estimated by Arrhenius type equation, and re-meshing arrangement was performed by cut down from a part of tube in the initial model with the wastage amount. After simulated again using the re-meshing models, the resulting SWR products were distributed not only circumferential direction but also radial direction.