Numerical simulation of gas entrainment phenomena in sodium-cooled fast reactor with high-precision interface-tracking method

高精度界面追跡法による高速炉ガス巻込み現象の数値解析

伊藤 啓; 功刀 資彰*; 小泉 安郎*; 大野 修司  ; 大島 宏之

Ito, Kei; Kunugi, Tomoaki*; Koizumi, Yasuo*; Ohno, Shuji; Ohshima, Hiroyuki

ナトリウム冷却炉における熱流動課題の1つであるガス巻込み現象を評価するため、われわれは高精度界面追跡法に基づく数値解析手法の開発を行っている。本解析コードは、体系形状を正確に模擬するため非構造格子スキームを採用しており、また、界面追跡法に関して、高精度Volume-of-fluid法をベースとして新たな手法を開発している。基本検証解析の結果、従来のコードを凌駕する解析精度が得られることが確認され、また、ガス巻込み現象に関しても試験結果のガス巻込み量を再現できることが分かっている。

One thermal-hydraulics issue in a sodium-cooled fast reactor is gas entrainment (GE) phenomena. The authors have developed a numerical simulation code for gas-liquid two-phase flows with a high-precision interface-tracking method. This simulation code employs an unstructured mesh scheme to model structural geometries accurately. As for the interface-tracking method, the authors have developed an innovative method based on the high-precision volume-of-fluid method. As a result of fundamental validations, the developed code shows superior simulation accuracy to conventional codes. For example, with the developed second-order interface gradient calculation method, the developed code provides 20-30% smaller simulation error than the original PLIC method for the slotted-disk revolution problem. The GE phenomena itself are also simulated with the developed code and the quantitative agreements of entrained gas flow rates are obtained between the simulation results are the experimental data.