サブチャンネル解析コードASFREのナトリウム冷却高速炉の内部ダクトを有する燃料集合体内の熱流動解析への適用性に関する検討

Investigation on applicability of subchannel analysis code ASFRE on thermal hydraulics analysis in fuel assembly with inner duct structure on sodium-cooled fast reactor

菊地 紀宏 

Kikuchi, Norihiro

原子力機構ではナトリウム冷却高速炉の設計研究において、安全性向上の方策として、事故時に溶融燃料を早期に集合体の外へ排出するため、FAIDUSと呼ばれる内部ダクトを有する燃料集合体の採用を検討している。内部ダクトによって燃料要素の配置が非対称となり、従来の内部ダクトの無い燃料集合体内の速度及び温度分布と異なる可能性があるため、燃料集合体内の熱流動に関する設計ツールとして整備しているサブチャンネル解析コードASFREのFAIDUS内の熱流動への適用性を確認する必要がある。モックアップ試験によるFAIDUS内の熱流動に関するデータはまだ取得されていないため、詳細CFD解析コードSPIRALの計算結果と比較を実施することにした。ASFREとSPIRALによる計算結果をもとに、内部ダクト周辺に現れる特徴的な温度及び速度分布のメカニズムについて整合性を確認することによって、ASFREのFAIDUS内の熱流動への適用性を示した。

In the design study of a sodium-cooled fast reactor (SFR) in JAEA, the adoption of a fuel assembly (FA) with an inner duct structure called FAIDUS has been investigated to enhance safety of SFR. Due to the asymmetric layout of fuel rods by addition of the inner duct, the velocity and temperature distributions in FAIDUS may differ from that in typical FA. It is need to confirmed that applicability of the subchannel analysis code named ASFRE which has been developed as a FA design tool, to thermal hydraulics analysis in FAIDUS. Because the reference data on the thermal hydraulics in FAIDUS have not been obtained by the mock-up experiment, the code-to-code comparisons with numerical results of ASFRE and those of a CFD code named SPIRAL was conducted. The applicability of ASFRE was indicated through the confirmation of the consistency of mechanism of the specific temperature and velocity distributions occurring around the inner duct between the numerical results by ASFRE and SPIRAL.