Gas entrainment phenomenon from free liquid surface in a sodium-cooled fast reactor; Measurements and evaluation on a gas core growth form the liquid surface

ナトリウム冷却高速炉の自由液面部におけるガス巻込み現象; 自由液面からのガスコア伸長の測定と評価

内田 真緒*; Alzahrani, H.*; 塩野 幹人*; 堺 公明*; 松下 健太郎 ; 江連 俊樹 ; 田中 正暁  

Uchida, Mao*; Alzahrani, H.*; Shiono, Mikihito*; Sakai, Takaaki*; Matsushita, Kentaro; Ezure, Toshiki; Tanaka, Masaaki

ナトリウム冷却高速炉の設計において、炉心反応度への予期せぬ影響の観点からカバーガスの巻込み現象が重要な課題の一つとなり、既往研究において高速炉プレナム内の自由液面部における自由表面渦のガスコア成長を評価するための、渦モデルに基づく評価手法が開発されている。本研究では、非定常渦のガスコア成長の予測精度を明確にするために、開水路試験体系を持つ回流水槽による水試験を実施した。また、実験と同じ体系による数値解析に基づいた評価手法によりガスコア長さを予測し、試験結果と比較した。その結果、試験では、下降流速が大きくなる下流領域においてガスコア長さが大きくなることが観測された。一方、数値解析結果を用いたガスコア長さの予測では、試験とは異なる位置でピークが現れ、ピーク値も過大評価となった。

Gas entrainment from cover gas is one of key issues for sodium-cooled fast reactors design to prevent unexpected effects to core reactivity. A vortex model based evaluation method has been developed to evaluate the surface vortex gas core growth at the free surface in the reactor vessel. In this study, water experiments were performed to clarify the prediction accuracy for the vortex gas core growth during the vortex drift motion using a circulating water tunnel with an open flow channel test section. Gas core growth were predicted by applying the evaluation method to the numerical analyses performed in the same geometry of the experiments, and compared with the experimental results. It was observed the gas core growth became large at downstream region where downward velocity became large in experiment. However, the gas core length which were predicted from numerical result showed a discrepancy with the experimental result on the peak position and an overestimation of peak value.