Improvement of ex-vessel molten core behavior models for the JASMINE code

圧力容器外における溶融炉心挙動解析コードの開発

松本 俊慶 ; 川部 隆平; 杉山 智之 ; 丸山 結 

Matsumoto, Toshinori; Kawabe, Ryuhei; Sugiyama, Tomoyuki; Maruyama, Yu

シビアアクシデント時に溶融炉心が圧力容器外に放出される場合の格納容器破損防止対策として、事前注水や格納容器スプレイによりペデスタルやキャビティに予め水を張ることが考えられている。このときの燃料デブリ冷却性を評価するため、JASMINEコードの溶融炉心挙動モデルを改良した。溶融炉心がジェット状に水中に落下する際、水との相互作用により粒子状のデブリを放出する(ブレークアップ)。冷却性に影響を及ぼすデブリ粒径分布の取り扱いを改良し、スウェーデン王立工科大学(KTH)で実施されたジェットブレークアップ実験DEFOR-Aの解析を行い、実験結果と比較した。また、溶融ジェットが床面に到達するとメルトプールを形成し、水平方向に広がる。冷却性評価で重要となる広がり面積を評価するため、クラスト形成モデル等を導入し、同じくKTHで実施されたメルト広がり実験PULiMSの解析を行い、実験結果と比較した。両現象の評価精度の向上に向けて、さらなる改良点を検討した。

During severe accident at nuclear power stations, molten core material jet could be discharged from the reactor pressure vessel into the water pool formed at the pedestal or cavity in the containment vessel. To improve the JASMINE code, The method for determining particle diameters which follow the Rosin-Rammler distribution was implemented. The jet breakup experiments, DEFOR-A conducted by KTH (Royal Institute of Technology, Sweden) were analyzed with the code. The influence of the experimental conditions, such as water subcooling, melt jet diameter and superheat were discussed. A crust layer formation model was also implemented in the code. The analyses using the model were carried out for the melt spreading experiments, PULiMS conducted by KTH. The spreading area was overestimated. Further improvement of the melt spreading model were discussed to close the gaps by introducing additional models such as heat conduction in the substrate materials, void formed inside the melt and so on.