検索対象:     
報告書番号:
※ 半角英数字
 年 ~ 
 年

Establishment of reasonable 2-D model to investigate heat transfer and flow characteristics by using scale model of vessel cooling system for HTTR

HTTR炉容器冷却設備のスケールモデルを用いた伝熱流動特性評価のための最適な2次元モデルの開発

高田 昌二; Ngarayana, I. W.*; 中津留 幸裕*; 寺田 敦彦; 村上 健太*; 沢 和弘*

Takada, Shoji; Ngarayana, I. W.*; Nakatsuru, Yukihiro*; Terada, Atsuhiko; Murakami, Kenta*; Sawa, Kazuhiro*

高温工学試験研究炉(HTTR)を使った炉心冷却喪失試験では、財産保護上の観点から、炉容器冷却設備(VCS)において自然対流により加熱される構造物の温度分布の評価精度向上を課題としている。伝熱流動数値解析コードFLUENTをHTTRのVCSに適用するために、予測精度を維持しつつ計算資源を節約できる合理的な2次元モデルの構築を始めた。本評価モデルの検証のため、HTTR用VCSの1/6スケールモデルによる構造物の温度に関する試験結果を使用し、解析による計算結果と比較した。本試験データは、圧力容器の温度を200$$^{circ}$$C前後に設定することで、全除熱量における自然対流伝熱の割合を20%前後と有意なレベルの伝熱現象として測定したものである。自然対流による上昇流の影響で高温となる圧力容器上部の伝熱流動特性の評価精度向上のためには、実形状の模擬および自然対流に適した乱流モデルの選定が重要となる。乱流モデルとして、剥離,再付着及び遷移流れを考慮できる$$kappa$$-$$omega$$-SSTモデルを選定し、従来の$$kappa$$-$$varepsilon$$モデルでは再現されなかった圧力容器の温度分布の試験結果とよく一致していることを確認した。この結果、圧力容器上部にホットスポットがなく、模擬炉心により加熱された高温のヘリウムガスが乱流によりよく混合され圧力容器上部を均一に加熱する様子を適切に評価した。

In this study reasonable 2D model was established by using FLUENT for start-up of analysis and evaluation of heat transfer flow characteristics in 1/6 scale model of VCS for HTTR. By setting up pressure vessel temperature around 200$$^{circ}$$C about relatively high ratio of heat transfer via natural convection in total heat removal around 20-30%, which is useful for code to experiment benchmark in the aspect to confirm accuracy to predict temperature distribution of components which is heated up by natural convection flow. The numerical results of upper head of pressure vessel by the $$kappa$$-$$omega$$-SST intermittency transition model, which can adequately reproduce the separation, re-adhesion and transition, reproduced the test results including temperature distribution well in contrast to those by the $$kappa$$-$$varepsilon$$ model in both cases that helium gas is evacuated or filled in the pressure vessel. It was emerged that any local hot spot did not appear on the top of upper head of pressure vessel where natural convection flow of air is separated in both cases. In addition, the plume of high temperature helium gas generated by the heating of heater was well mixed in the upper head and uniformly heated the inner surface of upper head without generating hot spots.

Access

:

- Accesses

InCites™

:

Altmetrics

:

[CLARIVATE ANALYTICS], [WEB OF SCIENCE], [HIGHLY CITED PAPER & CUP LOGO] and [HOT PAPER & FIRE LOGO] are trademarks of Clarivate Analytics, and/or its affiliated company or companies, and used herein by permission and/or license.