Improvement of transient analysis method of a sodium-cooled fast reactor with FAIDUS fuel sub-assemblies

FAIDUS型燃料集合体ナトリウム冷却高速炉の過渡解析法の改良

大釜 和也   ; 川島 克之*; 大木 繁夫 

Ohgama, Kazuya; Kawashima, Katsuyuki*; Oki, Shigeo

内部ダクト付燃料集合体を採用したJSFR(Japan Sodium-cooled Fast Reactor)の過渡挙動を精緻に評価するため、プラント動特性解析コードHIPRAC用の新たなモデルを開発した。このモデルでは、内側および外側炉心燃料チャンネルを、バンドル内、周辺部および内部ダクト隣接部にわけて、それぞれのチャンネルにおける冷却材再分布および温度を評価できる。バンドル内および周辺部のチャンネルの冷却材温度分布については、過去に実施した-FLOWによる解析結果との比較により検証した。内部ダクト内の冷却材温度分布は、汎用熱流動解析コードSTAR-CD ver. 3.26により解析した。この結果に基づき、内部ダクト内での水平方向に均一な温度分布を仮定した伝熱モデルをHIPRAC用のモデルとして適用した。750MWe JSFRの低除染TRU含有燃料炉心における反応度係数を評価し、これを用いて、HIPRACコードにより冷却材喪失型事象における過渡挙動を評価した。新旧モデルの解析結果の比較から、詳細な冷却材温度評価により、内部ダクトやラッパ管ギャップなどを含む燃料集合体周辺部の冷却材温度および冷却材フィードバック反応度の過大評価が改善されることが示された。

In order to evaluate transient behavior of Japan sodium-cooled fast reactor (JSFR) with fuel sub-assemblies with the innerduct structure (FAIDUS) precisely, a new model for a plant dynamics code HIPRAC was developed. In this new model, inner core and outer core channels can be divided into three channels, respectively, such as interior, edge and near innerduct channel, and calculate coolant redistribution and coolant temperature in each channel. Coolant temperature distribution of interior and edge channels calculated by this model was compared with previous study by the general-purpose thermal-hydraulics code -FLOW. Coolant temperature behavior inside the innerduct was analyzed by a commercial thermal hydraulics code STAR-CD ver. 3.26. Based on this result, horizontally-uniformed coolant temperature in the innerduct was assumed as a heat transfer model of the innderduct. Reactivity coefficients for 750 MWe JSFR with low -decontaminated transuranic (TRU) fuel were evaluated. Transient behaviors of an unprotected loss-of-flow (ULOF) accident for JSFR with 750 MWe output calculated by previous and new models were compared. The results showed that the detailed evaluation of coolant temperature improved overestimation of the coolant temperature and coolant temperature feedback reactivity of the peripheral channels including coolant inside the innerduct and in the inter-wrapper gap.