Validation and application of thermal hydraulic system code for analysis of helically coiled heat exchanger in high-temperature environment

高温環境下で使用されるヘリカルコイル型熱交換器の動特性解析に対するシステム解析コードの適用性評価

佐藤 博之  ; 大橋 弘史 ; 中川 繁昭  ; 橘 幸男 ; 國富 一彦 

Sato, Hiroyuki; Ohashi, Hirofumi; Nakagawa, Shigeaki; Tachibana, Yukio; Kunitomi, Kazuhiko

HTTR試験データを用いて高温環境で使用されるヘリカルコイル型熱交換器を対象にシステム解析コードの検証を行った。また、これまで得られている相関式を整理し、システム解析コードへの組み込みを行った。加えて、HTTR-IS水素製造システムの安全解析を行い、システム解析コードの適用性を評価した。試験結果と計算結果の比較から、既存の相関式群を用いた場合、伝熱管温度を低く評価することが示された。また、試験結果と計算結果の比較や安全解析結果から、新たに実装した相関式群を用いることで、安全解析に適用する上で十分な精度で熱交換器の構造材温度が評価できる見通しを得た。

A qualification of the thermal hydraulic system code RELAP5 code is conducted for the analysis of helically-coiled heat exchangers used in high temperature environment. The experimental data obtained from the HTTR are utilized to compare with calculated data by RELAP5-based model with built-in closure models. A set of closure model is also suggested considering the heat transfer enhancement by thermal radiation based on the past separate effect test data and validated against the measured data. In addition, the modified RELAP5 code is tested for the analysis of the HTTR-IS system. The comparison of calculated and measure data with steady state operation showed that the prediction temperature with the suggested model generally agreed well. As a conclusion of the present study, the use of thermal hydraulic system code with the suggested closure model is acceptable for the analysis of the IHX in HTGR nuclear hydrogen production systems in the safety evaluation.