Numerical simulation of two-phase flow in fuel assemblies with a spacer grid using a mechanistically based method

スペーサグリッド付き燃料集合体内の機構論に基づいた二相流シミュレーション

小野 綾子 ; 山下 晋   ; 鈴木 貴行*; 吉田 啓之  

Ono, Ayako; Yamashita, Susumu; Suzuki, Takayuki*; Yoshida, Hiroyuki

原子力機構では、軽水炉燃料の安全性評価において必須である限界熱流束の評価において、新型燃料設計にかかわる大型モックアップ試験によるコストの削減や、想定外事象に対応するためにモックアップ試験の試験範囲よりも幅広い範囲において、限界熱流束を機構論に基づき評価する研究に着手している。本研究では、機構論的流動解析手法であるJUPITERを用いて、スワールベーンおよびスプリットベーン付きの燃料集合体内の国際ベンチマーク問題を対象とした単相流解析および同体系における二相流解析を実施し、各種ベーンによる流動場および気泡挙動に与える効果、解析における課題の抽出を行った結果を報告する。

JAEA is developing the methodology to predict the critical heat flux based on a mechanism in order to reduce the cost for full mock-up test. The evaluation method based on a mechanism is expected to be able to predict in the wide range of parameter under the unexpected conditions including the severe accident. In this study, the JUPITER code developed by JAEA is examined to apply for the two-phase flow simulation of LWR fuel assembly with the spacer grid. The benchmark data of single-phase flow in the bundle with the spacers by KAERI were used to validate the simulation result by JUPITER. Moreover, the single-phase flow simulation was conducted by another simulation method, STAR-CCM+, as a supplemental analysis to consider the effect of the different simulation methods. Finally, the two-phase flow simulation for the bundle with the spacer was conducted by JUPITER. The effect of the spacer with a vane on the bubble behavior is discussed.