Estimation method for residual sodium amount on unloaded dummy fuel assembly

模擬燃料集合体に残留するナトリウムの評価手法

河口 宗道   ; 平川 康 ; 杉田 裕亮; 山口 裕

Kawaguchi, Munemichi; Hirakawa, Yasushi; Sugita, Yusuke; Yamaguchi, Yutaka

本研究はもんじゅ模擬燃料集合体における残留ナトリウム膜及び塊の評価手法を開発し、実験的にピンの間のギャップを通ってナトリウムが流れる様子を確認した。ピン表面の残留ナトリウムの量は3種類の試験体((a)単ピン,(b)7本ピン集合体,(c)169本ピン集合体)を使って測定した。実験では、ピンの引き抜き速度やナトリウム濡れ性の改善により、残留ナトリウム量が劇的に増加することを明らかにした。さらに、169本ピンの実験により、短尺であるが模擬燃料集合体の実効的な残留ナトリウム量を測定し、模擬燃料集合体を通って流れるナトリウムの振舞いを確認した。開発した予測手法は、4つのモデル(粘性流れモデル、Landau-Levich-Derjaguin(LLD)モデル、Brethertonモデルに関わる実験式、管内の毛細管力モデル)から構築されており、その計算結果は実験の残留ナトリウム量と同程度な結果を与えた。ただし、ナトリウム濡れ性の不確かさはLLDモデルの予測値の約1.8倍である。この予測手法を使って、もんじゅの模擬燃料集合体に残留するナトリウム量を評価することができる。

This study has developed an estimation method for residual sodium film and sodium lumps on dummy fuel pins in Monju and demonstrated sodium draining behavior through gaps among the pins, experimentally. The amounts of the residual sodium on the surface of the pins were measured using the three-type test specimens: (a) single pin, (b) 7-pin assembly, and (c) 169-pin assembly. The experiments revealed that the withdrawal speed of the pins and improvement of the sodium wetting increased drastically the amounts of the residual sodium. Furthermore, the experiments using the 169-pin assembly measured the practical amounts of the residual sodium in the dummy fuel assembly of short length and demonstrated sodium draining behavior through the dummy fuel assembly. The estimation method includes four models: a viscosity flow model, Landau-Levich-Derjaguin (LLD) model, an empirical equation related to the Bretherton model, and a capillary force model in a tube. The calculation predicted comparable amounts of the residual sodium with the experiments. An uncertain of the sodium wetting effects were close to 1.8 times the estimation values of the LLD model. With this estimation method, the amounts of the residual sodium on the unloaded Monju dummy fuel assembly can be evaluated.