Sodium fire analysis using a sodium chemistry package in MELCOR

MELCORナトリウム化学反応パッケージによるナトリウム燃焼解析

青柳 光裕 ; 内堀 昭寛 ; 高田 孝  ; Louie, D. L. Y.*; Clark, A. J.*

Aoyagi, Mitsuhiro; Uchibori, Akihiro; Takata, Takashi; Louie, D. L. Y.*; Clark, A. J.*

原子炉安全解析コードMELCORの次世代ナトリウム冷却高速炉への適用性強化として、ナトリウム化学反応(NAC)パッケージの開発を実施している。本研究ではF7-1プール燃焼実験のベンチマーク解析を実施して、プール燃焼モデルの評価と、今後のモデル改良に向けた課題抽出を実施した。MELCOR解析の結果、ナトリウム供給中のプール燃焼率やプール温度、ガス温度等は、実験結果よりも低い結果が得られた。これはナトリウムプールから床への過剰な伝熱が原因であり、床の伝熱モデルを改良する必要性が示唆された。ナトリウム供給停止後は、実験ではプール表面の酸化物層の影響で燃焼率が抑制されたが、解析ではこの効果がモデル化されていないため、比較的高い燃焼率や温度が継続した。この結果より、酸化物によりプール燃焼の抑制するモデルも組込みが必要である。

The Sodium Chemistry (NAC) package in MELCOR has been developed to enhance application to sodium cooled fast reactors. The models in the NAC package have been assessed through benchmark analyses of the F7-1 pool fire experiment. This study assesses the capability of the pool fire model in MELCOR and provides recommendations for future model improvements. The MELCOR analysis yields lower values than the experimental data in pool combustion rate and pool, catch pan, and gas temperature during early time. The current heat transfer model for the catch pan is the primary cause of the difference. After sodium discharge stopping, the pool combustion rate and temperature become higher than experimental data. This is caused by absence of a model for pool fire suppression due to the oxide layer buildup on the pool surface. Based on these results, recommendations for future works are needed, such as heat transfer modification for the catch pan and consideration of the effects of the oxide layer.