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高速炉蒸気発生器の伝熱管破損時事象に対する解析評価手法の開発

Development of numerical evaluation methods for multi-physics phenomena under tube failure accident in steam generator of sodium-cooled fast reactor

内堀 昭寛 ; 菊地 晋 ; 栗原 成計 ; 浜田 広次 ; 大島 宏之

Uchibori, Akihiro; Kikuchi, Shin; Kurihara, Akikazu; Hamada, Hirotsugu; Ohshima, Hiroyuki

高速炉蒸気発生器の伝熱管破損時事象に対し、複数の数値解析コードから構成されるマルチフィジックス解析評価システムを開発している。本件では、システムの構成要素の一つであるSERAPHIMコードの液滴エントレインメント・輸送モデル、及び、TACTコードの流体-構造熱的連成解析モデル、破損判定モデルの基本検証解析を実施した。液滴エントレインメント・輸送モデルの検証では、液滴発生時の圧力変動に関する実験データの再現性を確認した。流体-構造熱的連成解析モデルの検証では、円筒を過ぎる流れの問題において円筒表面の温度分布を概ね良好に再現できることを確認した。また、内圧の負荷された伝熱管が急速加熱された場合に生じる破裂発生時刻を、破損判定モデルにより高い精度で予測できた。それぞれのモデルの妥当性を確認し、本解析評価システムにより伝熱管破損時事象を評価できる見通しを得た。

Multi-physics analysis system for a heat transfer tube failure event in a steam generator of sodium-cooled fast reactors has been developed. In this study, applicability of the newly constructed numerical models in the analysis system was investigated. The droplet entrainment / transport model which was incorporated into the SERAPHIM code was verified through the analysis of the related experiment. The experimental data about the pressure variation when the droplet entrainment occurs was reproduced by our model successfully. The TACT code is integrated by the numerical models of fluid-structure thermal coupling, stress evaluation and failure judgment of the structure. The fluid-structure thermal coupling model could predict the temperature distribution formed by the flow around the circular cylinder. About the failure judgment model, the predicted time of failure occurrence showed good agreement with the results of the tube rupture simulation experiment.

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