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Study on spray cooling capability for spent fuel pool at coolant loss accident, 1; Research plan

使用済み燃料プール冷却水喪失事故時スプレー冷却性能に関する研究,1; 研究計画

Liu, W.; 永武 拓; 柴田 光彦; 小泉 安郎; 吉田 啓之 ; 根本 義之; 加治 芳行

Liu, W.; Nagatake, Taku; Shibata, Mitsuhiko; Koizumi, Yasuo; Yoshida, Hiroyuki; Nemoto, Yoshiyuki; Kaji, Yoshiyuki

福島第一原子力発電所における事故を踏まえ、原子力発電所や再処理施設にある使用済燃料プールに対しては、冷却機能の喪失によるプール水位の低下に伴う、燃料の温度上昇に起因した燃料破損、再臨界等の事故発生防止のため、注水機能の強化等の安全対策が求められている。この使用済燃料プールにおける安全対策としては、可搬式スプレイによる注水が期待されているが、使用済燃料プールにおける冷却性能に関しては、評価手法が確立されていない。そこで、原子力機構では、事故時における使用済燃料プール挙動評価手法開発の一部として、スプレイ冷却性能評価手法の確立を目的とした研究を行っている。この評価手法開発においては、使用済燃料プールに保管された燃料集合体の冷却に直接関与することが考えられる気液対向流制限(CCFL)や、スプレイにより生成された液滴径がCCFL挙動に及ぼす影響などの基礎的な現象の明確化、及びコード検証用データの取得が必要である。本報では、現象の明確化、検証用データ取得のための試験を含む、本研究の計画について紹介する。

The Fukushima Daiichi NPP accident asks that the accident management of the LOCA in the SFPs must be considered to avoid occurrences of severe accident in the SFPs. To prevent the failure of the spent fuel assemblies at the LOCA, transportable spray systems are expected to be put into use to discharge water into fuel assemblies to moderate the temperature increase. To apply the spray system as a countermeasure for the LOCA of the SFP, the capability of the spray cooling system must be evaluated to keep the spent fuel rods safety. JAEA has started the research project to investigate the spray cooling capability for the SFP. In this research project, we aim to construct a numerical simulation method for evaluating the capability of the spray cooling. To develop the method, the basic key phenomena that affect the cooling performance must be clarified and the validation data required for the code development. To clarify the basic key phenomena that affect the cooling performance, that is, the CCFL and the drop size effect on the CCFL, and to obtain the code validation data, we are planning to carry out 2 experiments with two test sections, the spray visualization experiment and the spray cooling experiment. The spray visualization test section aims to get CCFL data in air-water two-phase flow and to understand the two-phase flow behavior over the upper tie plate. The spray cooling test section aims to get the CCFL data in steam-water two-phase flow and to obtain the validation data. This paper focus on the outline of the research plan for the whole research project.

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