液体金属流れ中の気泡・溶存ガス挙動解析コードの開発

Study on numerical simulation of bubble and dissolved gas behavior in liquid metal flow

伊藤 啓; 大野 修司  ; 上出 英樹 ; 粉川 広行  ; 二川 正敏  ; 河村 拓己*; 今井 康友*

Ito, Kei; Ohno, Shuji; Kamide, Hideki; Kogawa, Hiroyuki; Futakawa, Masatoshi; Kawamura, Takumi*; Imai, Yasutomo*

ナトリウム冷却大型高速炉では、1次冷却系統内に存在する気泡・溶存ガスによる炉心反応度擾乱や熱交換器性能低下などが懸念されており、冷却系統内における気泡・溶存ガス挙動を把握することは、高速炉の安定運転を担保するうえで重要である。また、J-PARCの水銀ターゲットシステムにおいては、キャビテーションによる構造材壊食を抑制するために微小気泡を注入しているが、熱交換器におけるガス蓄積を防止するため、微小気泡の挙動を評価することが課題となっている。原子力機構では、液体金属流れ(主として高速炉1次冷却材流れ)中の気泡・溶存ガス挙動を評価するため、フローネットワーク型の解析コードVIBULの整備を進めており、本研究では、解析精度向上を目的としたVIBULコードの改良と、水銀ターゲットシステムに適用するために必要なモデルの開発を行った。

The Japan Atomic Energy Agency has been developed a plant dynamics code VIBUL to simulate the concentration distributions of the dissolved gas and the bubbles in a fast reactor. In this study, the VIBUL code is improved to achieve accurate simulations, e.g. rigorous mole conservation of inert gas. Moreover, new modles are introduced to simulate the small bubble behaviors in the J-PARC mercury target system. To validate the improved models and the newly developed models, the inert gas behaviors in the large-scale sodium-cooled reactor and the small bubble behaviors are simulated. As a result, it is confirmed that the complicated bubble dynamics in each component, e.g. core, IHX or surge tank, can be simulated appropriately by the VIBUL code.