Sodium fire models for in- and ex-vessel safety analysis code SPECTRA

炉内・炉外安全解析コードSPECTRAにおけるナトリウム燃焼モデル

青柳 光裕 ; 内堀 昭寛 ; 高田 孝  ; 大島 宏之

Aoyagi, Mitsuhiro; Uchibori, Akihiro; Takata, Takashi; Ohshima, Hiroyuki

ナトリウム冷却高速炉における過酷事故を含む多様なシナリオでの炉内/炉外事象を一貫解析可能なツールとしてSPECTRAコードを開発している。本報ではSPECTRAコードの全体像および、ナトリウム燃焼モデルの概要と検証・妥当性評価について述べる。SPECTRAは炉内/炉内のそれぞれでの熱, 物質, 運動量輸送を計算する炉内・炉外基本モジュールをベースとして、両基本モジュールを連成させることで炉内・炉外事象を一貫して解析する。また炉内における溶融燃料挙動や、炉外でのナトリウム化学反応等の主要な個別現象はサブモジュールによって計算される。ナトリウム燃焼サブモジュールは、既存のナトリウム燃焼解析コードAQUA-SFおよびSPHINCSから物理モデルを抽出し、SPECTRAへ組み込まれている。検証では、既存コードによる結果と比較し、良好に一致することが確認されている。また基礎的な妥当性確認として、単一液滴落下実験(FDシリーズ)のベンチマーク解析を実施し、SPECTRAによる解析結果は落下速度や燃焼率について実験結果を良好に再現している。

Development of a new simulation system SPECTRA has been started to enable a simulation of comprehensive in- and ex-vessel events during a severe accident in a sodium-cooled fast reactor. The simulation system SPECTRA consists of two basic modules of thermal-hydraulics; in-vessel basic module and ex-vessel one, and some sub-modules for specific phenomena or events. A sodium fire models are implemented as one sub-module of the ex-vessel module. The sodium fire models are adapted from existing sodium fire analysis codes AQUA-SF and SPHINCS. As the result of verification test, the results show good agreement with the one of original codes. The validation analysis for single droplet falling and combustion corresponds well with the experimental data reasonably.