Analyses of deformation and thermal-hydraulics within a wire-wrapped fuel subassembly in a liquid metal fast reactor by the coupled code system

解析コードの連成によるスペーサワイヤ型高速炉燃料集合体の変形および熱流動の解析

上羽 智之 ; 大島 宏之; 伊藤 昌弘*

Uwaba, Tomoyuki; Ohshima, Hiroyuki; Ito, Masahiro*

ワイヤスペーサ型高速炉燃料集合体における燃料ピンバンドル変形挙動と冷却材熱流動挙動の解析を、ピンバンドル変形解析コードのBAMBOOと熱流動解析コードのASFREを連成させることにより行った。連成解析の結果、スエリングやクリープによってBDIが生じたピンバンドル変形の影響により、集合体内の冷却材の径方向温度分布は平坦化する方向に変化することが示された。このような温度分布の平坦化は、BDIが厳しくなる前の段階においても、ワイヤ張力が原因で生じるピンの湾曲変形により、僅かではあるが生じることも示された。また、ワイヤピッチに依存してピンバンドルの変形状態が変わるが、これによる熱流動への影響についても考察した。

The coupled numerical analysis of mechanical and thermal behaviors was performed for a wire-wrap fuel pin bundle subassembly irradiated in a fast reactor. For the analysis, the fuel pin bundle deformation analysis code BAMBOO and the thermal hydraulics analysis code ASFRE exchanged the deformation and temperature analysis results through the iterative calculations to attain convergence corresponding to the static balance between deformation and temperature. The analysis by the coupled code system showed that radial distribution of coolant temperatures in a subassembly tended to be flattened as a result of the fuel pin bundle deformation governed by cladding void swelling and irradiation creep. Such temperature distribution was slightly analyzed as a result of the small bowing of the fuel pins due to the cladding-wire interaction even when no bundle-duct interaction occurred. The effect of the spacer wire-pitch on deformation and thermal hydraulics was also investigated in this study.