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Development of evaluation method of gas entrainment on the free surface in the reactor vessel in pool-type sodium-cooled fast reactors; Gas entrainment judgment based on three-dimensional evaluation of vortex center line and distribution of pressure decrease

プール型ナトリウム冷却高速炉の炉容器内自由液面におけるガス巻込み評価手法の開発; 渦中心線および減圧量分布の3次元評価に基づくガス巻込み判定

松下 健太郎 ; 江連 俊樹 ; 今井 康友*; 藤崎 竜也*; 田中 正暁  

Matsushita, Kentaro; Ezure, Toshiki; Imai, Yasutomo*; Fujisaki, Tatsuya*; Tanaka, Masaaki

ナトリウム冷却高速炉(SFR)において、炉上部プレナム内自由液面上に発生する渦によるカバーガス巻込み(GE)が安全設計上の重要な課題の一つであり、GEの評価手法の開発が求められている。日本原子力研究開発機構では、ループ型SFRを対象とした、3次元数値流体解析の計算結果を用いたGE評価手法を開発し、この手法を用いた評価ツールである「StreamViewer」を開発した。本研究では、StreamViewerにおける評価結果の保守性を合理化することを目的に、渦中心線の抽出と渦中心線に沿った減圧量の3次元分布を計算による評価手法の改良を検討した。改良した評価手法の適用性を、非定常渦が発生する矩形流路体系における実験結果に適用し、その結果、従来の評価手法で過大に評価されたガスコア長さの予測結果が改善し、改良された評価手法によってGEの発生を適切に判定できる可能性があることを確認した。

Development of evaluation method for cover gas entrainment (GE) by vortices generated at free surface in upper plenum of sodium-cooled fast reactor (SFR) is required. GE evaluation tool, named StreamViewer, based on method using numerical results of three-dimensional computational fluid dynamics analysis for loop-type SFRs has been developed. In this study, modification of evaluation method of StreamViewer to rationalize conservativeness in evaluation results was examined by identifying vortex center lines and calculating three-dimensional distribution of pressure decrease along vortex center lines. The applicability of modified method was checked using water experimental result in rectangular open channel where unsteady vortices are generated. As the result, it was indicated that evaluation results on gas core depth which were excessive in current method were improved in modified method, and it is confirmed that modified method may discriminate onset of GE with appropriate criteria.

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