Numerical simulation of thermal striping phenomena for fundamental validation and uncertainty quantification; Application of least square version GCI and area validation method to impinging jet in a T-Junction piping system

基本妥当性確認と不確かさ評価のためのサーマルストライピング現象の数値解析; T管体系での衝突噴流解析への最小二乗GCIとエリアバリデーション法の適用

田中 正暁  

Tanaka, Masaaki

ナトリウム冷却高速炉におけるサーマルストライピング現象の把握及びそれによる高サイクル熱疲労現象の評価を目的とした数値解析コード(MUGTHES)の開発整備を実施している。数値解析コード及び解析手法開発においては、検証、妥当性確認、そして不確かさ評価からなる一連のステップを踏んで、数値解析結果の妥当性をこのVVUQの作業を通じて定量的に示す必要がある。そこで、本研究では、VVUQの妥当性確認の基本問題として、T字合流配管の水試験WATLONにおける衝突噴流と呼ばれる流動状態を対象として数値解析を実施し、それにより得られた数値解析結果と実験結果を用いて不確かさ評価を実施し、その実施手順について確認した。これまでの検討結果を受け、単純化最小二乗法GCI評価手法(SLS-GCI)とエリアバリデーション法(AVM法)を用いて数値解析結果の不確かさと、実験結果と解析結果との差の大きさの評価を実施した。数値解析と不確かさの定量評価を通じて、MUGTHESのサーマルストライピング現象への潜在的な適用性を示すとともに、不確かさ評価結果からMUGTHESの解析モデルの改良点について抽出することができた。

A numerical simulation code MUGTHES has been developed to estimate high cycle thermal fatigue in SFRs. In development of numerical simulation code, verification, validation, and uncertainty quantification (VVUQ) are indispensable. In this study, numerical simulation at impinging jet condition in the WATLON experiment which was the water experiment of a T-junction piping system was performed for the fundamental validation. Based on the previous studies, the simplified least square version GCI method and the area validation metrics were employed as reference methods to quantify uncertainty and to measure the degree of difference between the numerical and the experimental results, respectively. Through the examinations, the potential applicability of the MUGTHES to the thermal striping phenomena was indicated and requirements of modification in the simulation was suggested in accordance with the uncertainty values.