Numerical quantification of dissolved gas behavior in primary coolant system of fast reactor; Suppression of gas entrainment using dipped plate

高速炉1次冷却系における溶存ガス挙動の定量評価; ディッププレートによるガス巻込み抑制効果の評価

江藤 健一朗*; 山口 彰*; 高田 孝*; 大島 宏之; 伊藤 啓

Eto, Kenichiro*; Yamaguchi, Akira*; Takata, Takashi*; Ohshima, Hiroyuki; Ito, Kei

ナトリウム冷却高速炉では、炉心における反応度擾乱やIHXにおける伝熱性能劣化を防止する観点から、1次冷却系統内における気泡量を許容値以下に抑制する必要がある。ナトリウム冷却大型高速炉(JSFR)では、炉上部プレナム内自由液面部における揺動とそれに伴うアルゴンカバーガスの巻込みを抑制するため、ディッププレートを用いる設計となっている。本研究では、ディッププレートが1次冷却系統内の気泡・溶存ガス挙動に与える影響について評価するため、VIBULコードを用いた数値解析を実施した。その結果、ディッププレートによってアルゴン気泡の巻込み量は大幅に抑制されるが、同時に自由液面からの気泡放出も抑制されるために、1次冷却系統内のアルゴン気泡量は増加することがわかった。本解析結果に基づき、アルゴンガス巻込みの許容値について検討を行った。

When inert gas is present in the primary coolant of a sodium cooled fast reactor (SFR), it may cause a core power fluctuation or a reduction of heat transfer at an intermediate heat exchanger (IHX). Therefore, it is necessary to clarify an allowance level of the gas in the system design of SFR. In Japanese Sodium Fast Reactor (JSFR), a dipped plate (D/P) will be installed at the upper plenum so as to suppress a fluid fluctuation at the free surface and entrainment of argon (Ar) gas bubbles into the piping system. In the present study, an influence of the D/P on the gas behavior has been investigated using the VIBUL code. As a result, it is demonstrated that the entrainment of Ar gas is suppressed considerably by the D/P although the background void fraction, in which no Ar entrainment from the free surface is taken into account, increases comparing with that without D/P. The quantification of the allowance level of Ar entrainment is also investigated based on the computation result.