Fragmentation and cooling behavior of a simulated molten core material discharged into a sodium pool with limited depth and volume

深さと容積が制限されたナトリウムプール中へ流出した溶融炉心物質の微粒化及び冷却挙動

松場 賢一  ; 加藤 慎也  ; 神山 健司  ; Akayev, A. S.*; Baklanov, V. V.*

Matsuba, Kenichi; Kato, Shinya; Kamiyama, Kenji; Akayev, A. S.*; Baklanov, V. V.*

ナトリウム冷却高速炉における炉心崩壊事故の発生時に深さと体積が制限されたナトリウム領域(浅いナトリウムプール)に流出した炉心溶融物の微粒化と冷却挙動に関する知見を得るため、溶融炉心物質の模擬物質として溶融アルミナを用いた炉外試験を行った。本試験の結果に基づき、以下のメカニズムを把握した。(1)溶融ジェットと浅いナトリウムプール底面との衝突に伴うFCI(Fuel-coolant interaction)が微粒化を促進する。(2)浅いナトリウム領域の外側にヒートシンクとなるナトリウムが存在する場合、ナトリウム蒸気の膨張と凝縮に伴い当該領域の内外間でナトリウムの流出入が発生し、この流出入による熱交換が当該領域内部のナトリウム温度の上昇を抑制する。(3)この温度上昇抑制が溶融炉心物質の効果的な冷却に寄与する。今後、シミュレーションツールを用いた試験解析を行い、本研究で把握したメカニズムを確認する。

In order to obtain experimental knowledge on fragmentation and cooling behavior of molten core material discharged into regions where the depth and volume of sodium are limited, a series of out-of-pile experiments using molten alumina as a simulant for molten core material was conducted. It was found that following mechanisms might be involved in the fragmentation and cooling behavior in a shallow sodium pool: (1) FCI which occurs at location of impingement of the molten jet on the bottom plate promotes fragmentation. (2) If there is a sufficient amount of sodium as a heat sink outside the region, heat exchange by sodium flow in and out due to vapor expansion and condensation suppresses the sodium temperature rise. (3) This temperature suppression contributes to effective cooling of molten core material. In the future study, in order to confirm the mechanisms which was clarified in this study, analytical evaluation of the experimental result will be carried out using a simulation tool.