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Three-dimensional numerical study on pool stratification behavior in molten corium-concrete interaction (MCCI) with MPS method

MPS法による溶融コリウム・コンクリート相互作用(MCCI)におけるプール成層化挙動の3次元解析研究

Li, X.; 佐藤 一憲; 山路 哲史*; Duan, G.*

Li, X.; Sato, Ikken; Yamaji, Akifumi*; Duan, G.*

溶融コリウム・コンクリート相互作用(MCCI)は軽水炉の仮想的シビアアクシデント時の後期フェーズにおいて炉容器外で生じる可能性のある重要事象である。本研究では、MPS法を用いてKITによって実施された模擬物質による成層化溶融プールの実験COMET-L3に対する3次元解析を行った。コリウム/クラスト/コンクリート間の伝熱は粒子間の熱伝導モデルで模擬した。さらに、ケイ酸系コンクリートではケイ酸系析出物の効果によって軸方向と径方向の浸食が異なる可能性が既往研究から示唆されていることから、2つの異なる解析ケースを実施した。解析の結果、MCCIにおいて金属コリウムは酸化物コリウムと全く異なるコンクリート浸食パターンを示しており、アクシデントマネジメントにおける格納系境界の溶融貫通時間の評価に考慮する必要があることが分かった。

Molten corium-concrete interaction (MCCI) is an important ex-vessel phenomenon that could happen during the late phase of a hypothetical severe accident in a light water reactor. In the present study, a three-dimensional (3-D) numerical study has been performed to simulate COMET-L3 test carried out by KIT with a stratified molten pool configuration of simulant materials with improved MPS method. The heat transfer between corium/crust/concrete was modeled with heat conduction between particles. Moreover, the potential influence of the siliceous aggregates was also investigated by setting up two different case studies since there was previous study indicating that siliceous aggregates in siliceous concrete might contribute to different axial and radial concrete ablation rates. The simulation results have indicated that metal melt as corium in MCCI can have completely different characteristics regarding concrete ablation pattern from that of oxidic corium, which needs to be taken into consideration when assessing the containment melt-through time in severe accident management.

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