Development of dedicated modeling and database for elucidating fuel degradation mechanism

燃料破損メカニズム解明に向けた詳細解析モデルとデータベースの開発

倉田 正輝 ; 中村 勤也*; 山田 亘*; 小山 敏幸*; 高木 知弘*; 南口 誠*; 徳永 達也*

Kurata, Masaki; Nakamura, Kinya*; Yamada, Wataru*; Koyama, Toshiyuki*; Takaki, Tomohiro*; Nanko, Makoto*; Tokunaga, Tatsuya*

シビアアクシデント時の燃料破損メカニズム解明に向けた、マルチスケール、フィジクス解析モデルとデータベースの開発に関する経産省プロジェクトが、原子力機構,電力中央研究所,新日鐵住金,大学の協力で進められている。その概要と進捗を報告する。2012年度には候補解析モデルやデータベースの技術調査とモデル計算を実施した。破損核燃料や制御棒内部でのメゾスケールでの破損進展モデルに関しては、液相化条件を解明するためのマルチスケールフェーズフィールド法の基本モデル等を開発した。セグメントスケールでは界面モデルと流体解析を組合せた手法がキャンドリング現象に適用できることを示した。工学規模では、有限要素法とこれらを組合せることで実用的な解析が実施できる見通しを得た。熱力学データベースに関しては、既存データベースを用いたモデル解析により、制御棒破損やコンクリートとの反応に係わる解析精度が十分でない等の開発課題を抽出した。本事業では、モデル開発だけでなく、モデリングに必要となる実験データも取得することを計画している。既存装置を使った予備試験により、開発する3基の試験装置の概略仕様を固めた。

A METI project is ongoing to develop multi scale and multi physics models and databases for elucidating fuel degradation mechanism in severe accident under collaboration among JAEA, CRIEPI, NSSMC, and universities. In JFY2012, technology investigation and model calculation were performed. Base MPFM was developed to study liquefaction condition in mesoscale. Combination between VOF and FLUENT shows high technical potential to simulate candling. A copling among VOF, FLUENT and MARC shows the high technical potential to simulate real scale fuel assembly degradation. As for thermodynamic database, various concerns were extracted from model calculation using conventional database like NUCLEA. In the project, not only developing models and databases but also constructing test facilities are planned. In JFY2012, preliminal tests were performed using conventional test apparatuses and basic concepts for three test facilities to be developed were extracted.