ナトリウム冷却高速炉の自然循環崩壊熱除去時における炉内熱流動評価手法の高度化,1; 径方向熱移行現象評価に関わるサブチャンネル解析コードASFERの妥当性確認解析

Development of numerical analysis method for core thermal-hydraulics during natural circulation decay heat removal in SFR, 1; Validation of ASFRE code in estimation of radial heat transfer phenomena

菊地 紀宏  ; 堂田 哲広  ; 橋本 昭彦*; 吉川 龍志  ; 田中 正暁  ; 大島 宏之

Kikuchi, Norihiro; Doda, Norihiro; Hashimoto, Akihiko*; Yoshikawa, Ryuji; Tanaka, Masaaki; Ohshima, Hiroyuki

高速炉の安全性強化の観点から、循環ポンプ等の動的機器を必要としない自然循環冷却が期待されている。自然循環時の炉心流量は定格運転時の2から3%程度となり、隣接する燃料集合体間の径方向熱移行や浮力による炉心内流量再配分が、炉心全体及び燃料集合体内の温度分布に与える影響が相対的に強くなる。自然循環時の燃料集合体内温度分布評価では、この燃料集合間熱移行の考慮が重要となる。本研究では、燃料集合体内熱流動解析と連成させた炉心全体の熱流動解析評価手法整備の前段階として、低流量かつ径方向熱移行量が大きい条件での燃料集合体内熱流動に対するサブチャンネル解析コードASFREの妥当性確認を目的に、隣接集合体間の径方向熱移行が発生する条件で実施されたナトリウム試験を対象とした試験解析を実施した。計測結果との比較により、これまで集合体単体を対象に整備を進めてきたASFREの既存物理モデルである、圧力損失を評価するDistributed Resistance Model及び集合体内の乱流混合を評価するTodreas-Turi Modelの径方向熱移行現象評価への適用性及び解析結果の妥当性確認を行った。

For the thermal-hydraulic design regarding a fuel assembly of sodium-cooled fast reactors, a subchannel analysis code ASFRE has been developed by JAEA. ASFRE was applied to numerical simulations of several kinds of water and sodium experiments as its validation studies and it was confirmed that pressure drops and temperature distributions measured in the experiments can be well reproduced. To enhance safety of sodium-cooled fast reactor, it is required to evaluate thermal-hydraulics in a core during decay heat removal by natural circulation. It is necessary to estimate radial heat transfer phenomena between fuel assemblies. In this study, a numerical simulation of a 37-pin bundle sodium experiment with radial heat flux was carried out and it was confirmed that ASFRE can be qualitatively reproduced temperature distributions in a fuel assembly affected by radial heat transfer.