Thermal-hydraulic analysis of fuel assembly with inner duct structure of an advanced loop-type sodium-cooled fast reactor using ASFRE code

ASFREコードを用いた先進ナトリウム冷却高速炉の内部ダクト型燃料集合体内熱流動解析

菊地 紀宏  ; 今井 康友*; 吉川 龍志  ; 堂田 哲広  ; 田中 正暁  ; 大島 宏之

Kikuchi, Norihiro; Imai, Yasutomo*; Yoshikawa, Ryuji; Doda, Norihiro; Tanaka, Masaaki; Ohshima, Hiroyuki

先進ループ型ナトリウム冷却高速炉の設計検討において、高速炉の安全性向上のための方策の一つとしてFAIDUSと呼ばれる内部ダクトを有する燃料集合体の採用が検討されている。FAIDUSの設計実現性を確認するため、種々の運転条件下における熱流動評価が必要であり、本研究では、模擬燃料集合体を用いた試験を対象とした数値解析を通じ燃料集合体へのASFREコードの適用性を確認した後、内部ダクトのない燃料集合体とFAIDUSの熱流動解析を実施した。得られた結果からFAIDUS内に非対称な温度分布が生じず、FAIDUSの温度分布特性は内部ダクトのない燃料集合体と同様であることがわかった。特に、低流量条件において、浮力による局所的な流れの促進が流量再配分をもたらし、その影響により平坦な温度分布が形成されるとの知見を得た。

In the design study of an advanced loop-type SFR in JAEA, a specific fuel assembly (FA) named FAIDUS (Fuel Assembly with Inner DUct Structure) has been adopted as one of the measures to enhance safety of the reactor. Thermal-hydraulics evaluations of FAIDUS under various operation conditions are required to confirm its design feasibility. In this study, after the applicability of ASFRE to FAs was confirmed through the numerical analysis using simulated FA tests, thermal-hydraulic analyses of a FA without an inner duct and a FAIDUS were conducted. Through the numerical analyses, it was indicated that asymmetric temperature distribution in a FAIDUS would not be occurred and characteristics of the temperature distribution was almost the same as that in a FA without an inner duct. Under the low flow rate condition, it was expected that the local flow acceleration caused by the buoyancy force in a FAIDUS could bring the flow redistribution and make the temperature distribution flat.