Study on bubble behavior of inert gases at entrance nozzle in sodium-cooled fast reactor

ナトリウム冷却高速炉の炉心入口ノズル部における溶存ガス気泡挙動の研究

小中 祐至*; 高田 孝*; 山口 彰*; 伊藤 啓; 大島 宏之

Konaka, Yuji*; Takata, Takashi*; Yamaguchi, Akira*; Ito, Kei; Ohshima, Hiroyuki

ナトリウム冷却高速炉の1次冷却系統内には、溶存ガス気泡が存在している。溶存ガス気泡は炉心の反応度擾乱やキャビテーションを引起す可能性があるため、高速炉の安全性向上の観点から、気泡挙動を理解しておくことが重要である。本研究では、気泡挙動の3次元解析に基づく無次元相関式によって炉心入口ノズルにおける気泡輸送挙動をモデル化した。その結果、気泡挙動はナトリウム流況や気泡半径、入口ノズル形状によって影響を受けることがわかった。無次元数に基づく相関式の構築においては、気泡に作用する浮力や効力の効果を考慮した。

Bubbles of inert gases exist in a primary coolant system of sodium-cooled fast reactor. Those bubbles may cause increase of reactivity in the core and cavitation erosion and so on. Therefore it is necessary from the viewpoint of reactor safety to understand the dynamic behavior of the bubbles. In this study, the model of gas transport at the entrance nozzle has been developed using a non-dimensional correlation based on a three-dimensional analysis of dynamic bubbles behavior. As a result, it has been demonstrated that the bubble behavior is influenced by the sodium flow field, bubble radius and the shape of the entrance nozzle. The authors have also developed a correlation for the gas behavior based on the dimensionless number which corresponds to the geometric, the buoyancy and the drag force effects acting on the bubble.