Study of the applicability of CFD calculation for HTTR reactor

HTTR炉心に対する熱流動解析の適用性評価

辻 延昌*; 中野 正明*; 高田 英治*; 徳原 一実*; 大橋 一孝*; 岡本 太志*; 田澤 勇次郎; 稲葉 良知  ; 橘 幸男 

Tsuji, Nobumasa*; Nakano, Masaaki*; Takada, Eiji*; Tokuhara, Kazumi*; Ohashi, Kazutaka*; Okamoto, Futoshi*; Tazawa, Yujiro; Inaba, Yoshitomo; Tachibana, Yukio

固有の安全性を高めた高温ガス炉では、炉心の崩壊熱を動的機器に頼ることなく、熱伝導,ふく射及び自然対流により除熱する受動的冷却システムとして、原子炉圧力容器を外表面から冷却する炉容器冷却系(RCCS)が採用される。また、炉心高性能化として冷却材温度を高温化した場合、原子炉圧力容器の信頼性の高い温度評価が要求される。本研究では、温度評価手法の高度化を目的に、高温工学試験研究炉(HTTR)炉心を模擬してCFD解析ツールを用いた熱流動解析を行い、その適用性を評価した。原子炉内部から炉容器冷却系までを3次元30度セクターモデル化し、定常解析及び冷却材循環停止時の過渡解析を実施した。定常解析結果から、炉内構造物の温度計算値と実測値との比較を行い、固定反射体ブロック温度が実測値とおおむね一致することを確認した。また、過渡解析結果から、冷却材循環停止後の炉内自然循環挙動と圧力容器温度の変化を明らかにした。これにより、実機規模での温度評価手法として3次元熱流動解析が十分適用可能であることを示すことができた。

Passive heat removal performance of the reactor vessel cavity cooling system (RCCS) is of primary concern for enhanced inherent safety of HTGR. In a loss of forced cooling accident, decay heat must be removed by radiation and natural convection of RCCS. Thus thermal hydraulic analysis of reactor internals and RCCS is powerful means for evaluation of the heat removal performance of RCCS. The thermal hydraulic analyses using CFD computation tools are conducted for normal operation of the High Temperature Engineering Test Reactor (HTTR) and are compared to the temperature distribution of measured data. The calculated temperatures on outer faces of the permanent side reflector (PSR) blocks are in fair agreement with measured data. The transient analysis for decay heat removal mode in HTTR is also conducted.