液体ナトリウム中の気泡・溶存ガス挙動の研究; タンク型ナトリウム冷却高速炉1次冷却系のモデリングと評価

Study on bubble and dissolved gas behavior in liquid sodium; Modeling and evaluation of gas behavior in pool type sodium-cooled fast reactors

松下 健太郎 ; 伊藤 啓*; 江連 俊樹 ; 田中 正暁  

Matsushita, Kentaro; Ito, Kei*; Ezure, Toshiki; Tanaka, Masaaki

ナトリウム冷却高速炉(SFR)では、炉心反応度擾乱やIHXにおける熱交換率低下等を防止する観点から、一次冷却系統内の非凝縮性ガス量を制御することが重要である。このため、日本原子力研究開発機構ではSFRの一次冷却系統内の気泡・溶存ガス挙動評価に資するべく、数値計算コードSYRENAを開発している。本研究では、タンク型高速炉を対象にSYRENAのフローネットワークモデルを新たに構築し、一次系統内の気泡挙動を解析した。さらに、フローネットワーク内の上部プレナム部にD/Pモデルを導入し、D/P上下間のナトリウム交換流量および自由液面での気泡巻込み量をパラメーターとした解析を行うことで、一次系統内の気泡・溶存ガス挙動に対するD/P導入の影響を調査した。解析結果から様々な条件下における気泡挙動が得られた。特に自由液面での気泡巻込み量が多い場合と少ない場合とで、D/P上下間の交換流量の増加に対する一次系統内の気泡量の変化が異なることが示された。

A numerical simulation code named SYRENA has been developed in JAEA to analyze the behavior of entrained bubbles and dissolved gas in the primary coolant of sodium-cooled fast reactor (SFR). In the present study, a flow network model for a pool-type SFR was newly developed in SYRENA and the non-condensable gas behavior in the pool type SFR was analyzed. A dipped-plate (D/P) model was introduced into the flow network to investigate influences of D/P installation on the non-condensable behavior in the pool-type reactor. A parametric study was performed on the exchange flow rate through the D/P and the gas entrainment rate at the free surface existing above the D/P. The non-condensable gas behavior under various flow conditions, e.g. gas entrainment rate condition, was obtained. Especially, it was observed that the bubble volume in the primary coolant system changed with the exchange flow rate though the change ratio is dependent on the gas entrainment.