ナトリウム燃焼解析コードの検証・整備,6; ナトリウム液滴飛散を伴う燃焼実験の解析

Verification and validation of sodium fire analysis codes for fast reactors, 6; Analysis of combustion test with sodium droplet splashing on the wall

浜瀬 枝里菜 ; 大野 修司  

Hamase, Erina; Ohno, Shuji

ナトリウム(Na)冷却高速炉の安全性評価に用いるために、Na燃焼解析コードの検証・整備を実施している。本件では、燃焼室と隣接室の間及び隣接室と外部の間にそれぞれ開口部を有する2セル体系における大規模Na漏えい燃焼実験の解析を、燃焼解析コードであるSPHINCSを用いて実施した。燃焼室では、鉛直上向きに噴出したNaが障害物、天井及び側壁へ衝突し、液滴化・飛散しながら燃焼する現象が生じており、この現象を時系列で整理し、実現象に即した解析条件を設定して解析を行った。その結果、燃焼室における雰囲気ガス圧力の急上昇と低下の挙動及び評価指標となる雰囲気ガス圧力ピーク値を概ね捉えていることを確認した。またSPHINCS解析より、雰囲気ガス圧力はガス温度上昇(0.3sから0.4s間で約200C上昇)に伴う膨張によって急上昇するが、燃焼室から隣接室方向へ開放されるためにその後ピークを形成して低下していることを確認した。

In the present study, the fire experiment with large sodium leakage rate in 2 cells geometry was simulated by using the sodium fire analysis code, SPHINCS. Two cells geometry consists of the fire room and the adjacent room which have the opening between them. In the fire room, the sodium jet was directed vertically upwards and it was dispersed with fire after impacting on the obstacle, ceiling and side walls. In order to analyze this complicated phenomenon, the pathway of splashing sodium droplets was obtained in the numerical calculation and the motion of sodium droplets was arranged in chronological sequence. It was found that the behavior of gas pressure had generally good agreement between the experiment and SPHINCS analysis, and by performing SPHINCS calculation the gas pressure in the fire room is significantly increased due to gas expansion with temperature increasing and then is reduced due to the propagation of gas pressure from the fire room to the adjacent room.