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Development of multi-level simulation system for core thermal-hydraulics coupled with plant dynamics analysis; Prediction of transient temperature distribution in a subassembly under inter-subassembly heat transfer effect

プラント動特性解析と連成した炉心熱流動のマルチレベルシミュレーションシステムの開発; 燃料集合体間熱移行効果を考慮した燃料集合体温度分布の過渡変化予測

堂田 哲広 ; 浜瀬 枝里菜 ; 菊地 紀宏  ; 田中 正暁  

Doda, Norihiro; Hamase, Erina; Kikuchi, Norihiro; Tanaka, Masaaki

ナトリウム冷却高速炉の従来の設計研究では、プラント全体挙動を簡易モデルで、着目する局所現象を詳細モデルでそれぞれ評価し、境界条件の設定により個々の解析に保守性を持たせて相互作用を考慮していた。このため、最終的に得られる解析結果には過度な保守性が含まれる可能性があった。そこで、原子力機構では、詳細解析コードをプラント動特性解析コードと連成させるマルチレベルシミュレーションシステムの開発に着手した。強制循環から自然循環へのプラント過渡時の炉心熱流動現象に着目し、プラント動特性解析コードSuper-COPDとサブチャンネル解析コードASFREを用いた連成解析手法を開発した。EBR-IIの試験の解析を実施し、連成解析の妥当性を確認した。解析結果と測定データの比較から、連成解析により燃料集合体内温度分布の過渡変化を予測できること、及び過渡時の炉心熱流動に対して解析モデルの詳細度を変えたマルチレベルシミュレーションが実施可能であることを確認した。

In conventional design studies of sodium-cooled fast reactors, plant dynamics and local phenomena were evaluated separately by using simple models and detailed models, respectively, and their interaction was considered through the boundary conditions settings with conservativeness for each individual analysis. Thus, the final result through the analyses may contain excessive conservativeness. Therefore, JAEA began to develop a multi-level simulation system in which detailed analysis codes are coupled with a plant dynamics analysis code. Focusing on core thermal-hydraulics, a coupled analysis method using a plant dynamics analysis code Super-COPD and a subchannel analysis code ASFRE has been developed. The analysis on a test in the experimental fast reactor EBR-II was performed to validate the coupled analysis. Through the comparison of the analysis results and the measurement, it was confirmed that the coupled analysis could predict the transient temperature distribution in the subassembly, and the multi-level simulation by changing the level of detail in analysis model could be performed for core thermal-hydraulics.

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