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A Numerical simulation method for molten material behavior in nuclear reactors

原子炉内溶融物移行挙動解析手法の開発

山下 晋; 伊奈 拓也; 井戸村 泰宏; 吉田 啓之

Yamashita, Susumu; Ina, Takuya; Idomura, Yasuhiro; Yoshida, Hiroyuki

過酷事故時の沸騰水型原子炉における溶融物の詳細な挙動について大きな注目を集めている。この挙動を明らかにするために、原子力機構では3次元多相多成分熱流動解析コードJUPITERを開発している。本論文では、JUPITERの妥当性を確認するために計算手法の基礎的妥当性検証及び実験結果との比較を実施し、良好な一致を得ることができた。加えて新たに開発したハイブリッド並列Poissonソルバーを導入することによって劇的に性能が向上した。そして、スーパーコンピュータ「京」において20万コアまでのストロングスケーリングを達成した。これらJUPITERの物理的、計算機的能力は、過酷事故時の各種溶融現象の評価を可能にするものと言える。

In recent years, significant attention has been paid to the precise determination of relocation of molten materials in reactor pressure vessels of boiling water reactors (BWRs) during severe accidents. To address this problem, we have developed a computational fluid dynamics code JUPITER, based on thermal-hydraulic equations and multi-phase simulation models. Although the Poisson solver has previously been a performance bottleneck in the JUPITER code, this is resolved by a new hybrid parallel Poisson solver, whose strong scaling is extended up to $$sim$$200k cores on the K-computer. As a result of the improved computational capability, the problem size and physical models are dramatically expanded. A series of verification and validation studies are enabled, which are in agreement with previous numerical simulations and experiments. These physical and computational capabilities of JUPITER enable us to investigate molten material behaviors in reactor relevant situations.

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パーセンタイル:18.09

分野:Nuclear Science & Technology

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