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Development of simulator for materials testing reactors; Model overview

照射試験炉シミュレータの開発; モデル概要

Kollryd, T.*; Romas, A.*; Porter-Peden, M.*; 竹本 紀之; 木村 伸明; 大岡 誠; 神永 雅紀; 石塚 龍雄*; 田村 一雄*

Kollryd, T.*; Romas, A.*; Porter-Peden, M.*; Takemoto, Noriyuki; Kimura, Nobuaki; Ooka, Makoto; Kaminaga, Masanori; Ishitsuka, Tatsuo*; Tamura, Kazuo*

国内外の原子力人材育成や原子炉及び照射設備の運転員の技術力向上を目的として、照射試験炉シミュレータを開発した。本シミュレータは、熱出力50MWである軽水減速冷却タンク型の材料試験炉JMTRをベースに設計を行った。開発においては、炉心の核特性を高精度かつリアルタイムに模擬するため、REMARK$$^{TM}$$コードを適用し、3次元かつ時間依存の4群拡散理論に基づく核計算モデルを構築した。原子炉冷却系統においても、高精度な解析が必要な炉心部については、RELAP5-HD$$^{TM}$$コードを用いて、時間依存かつ3次元の熱水力モデルを構築した。核計算モデルは、熱水力モデルと相互に作用するように接続している。すなわち、核計算モデルからは出力を減速材に伝え、熱水力モデルからは核計算モデルに熱水力のフィードバックを伝える。炉心部外については、JTopmeret$$^{TM}$$コードを用いて簡略化した熱水力モデルを構築した。これらにより、照射試験炉の核的及び熱的挙動の忠実、かつ、リアルタイムシミュレーションを可能にした。本シミュレータは、平成24年より供用を開始し、原子力人材育成のための研修に活用している。

A simulator for materials testing reactors has been developed to be utilized for human resource development with an advancement of technology in mind. The simulator is designed based on the JMTR, and the reactor core is modeled with REMARK$$^{TM}$$, in which a 3-dimensional, 4-energy group, time dependent, diffusion theory model is applied. The thermo-hydraulic properties in the reactor vessel are modeled using RELAP5-HD$$^{TM}$$, which is the real-time version of RELAP5-3D code. REMARK$$^{TM}$$ interacts with the RELAP5-HD$$^{TM}$$ thermal hydraulic model by providing power to the moderator. The RELAP5-HD$$^{TM}$$ model, in return, provides thermal hydraulic feedback to the REMARK$$^{TM}$$ model. For the primary and secondary cooling loops, main heat exchangers, purification system and cooling towers, the 2-phase, 6-equation matrix solution modeling tool JTopmeret$$^{TM}$$ is used. The high fidelity level of modern simulators is not only a valuable tool for human resource training, but also an analysis tool for safety in normal/transient/accident conditions of materials testing reactors.

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