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Immortal experimental loop at JAEA; Post-process and validation

実験ループIMMORTALのポスト解析およびその検証

渡辺 奈央 ; 大林 寛生 ; 菅原 隆徳  ; 佐々 敏信  ; 西原 健司 ; Castelliti, D.*

Watanabe, Nao; Obayashi, Hironari; Sugawara, Takanori; Sasa, Toshinobu; Nishihara, Kenji; Castelliti, D.*

鉛ビスマス共晶合金(LBE)冷却加速器駆動型核変換システム(ADS)における研究開発のため、J-PARCは高温LBE流動環境下におけるADS構造材料照射実験のためのLBE核破砕ターゲット試験施設の導入を計画している。原子力機構(JAEA)は、このLBEターゲットループのデモとして実寸大テストループの"IMMORTAL"を製作した。当装置は、LBEターゲットの熱流動挙動の研究や、LBEの物性値、圧力損失および熱伝達相関の検証等、多様な目的に沿った使用が期待できる。これらの成果は、先述の試験施設およびLBEターゲット/冷却ADSの設計において有用となる。JAEAとSCK-CENは協力協定のフレームワークにおいて、IMMORTALの試験結果についてのベンチマーク評価を始めた。熱流動システムの解析にはRELAP5-3Dコードを使用した数値解析を実施している。まずは、IMMORTAL1次系ループにおける熱流動挙動の評価および予測のためのRELAP5-3Dモデルを作成した。当モデルによる計算結果から、LBEの物性および経験的相関の検証に関してRELAP5-3Dコードが有用であることが示された。

For the R&D for lead-bismuth eutectic alloy (LBE) cooled Accelerator Driven System (ADS), installation of experimental facility using LBE spallation target dedicated for ADS materials irradiation under flowing high temperature LBE environment is planned within the J-PARC project. JAEA has recently finalized the construction of "IMMORTAL", a demonstrative test loop representing a 1:1 model of the above LBE spallation target system. Such facility pursues several different objectives such as studies on the thermal-hydraulic behavior of the target, and validation of the LBE physical properties, the pressure drops and the heat transfer correlations. These results will be useful for design of the facility and LBE target/cooled ADS. In the frame of a bi-lateral collaboration between JAEA and SCK-CEN, a benchmark exercise on the experimental results from IMMORTAL has been carried out. The calculations have been performed with RELAP5-3D System Thermal-Hydraulic code. To assess and predict the thermal-hydraulic behavior of its primary loop, RELAP5-3D calculation models have been configured. The calculated results from these models represented that a valid contribution towards the validation of the LBE properties and empirical correlations present in RELAP5-3D code.

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