Development of reactor vessel thermal-hydraulic analysis method in natural circulation conditions with coarse-mesh subchannel CFD model

疎メッシュサブチャンネルCFDモデルを用いた自然循環時原子炉容器内熱流動解析評価手法の開発

浜瀬 枝里菜 ; 三宅 康洋*; 今井 康友*; 堂田 哲広  ; 小野 綾子 ; 田中 正暁  

Hamase, Erina; Miyake, Yasuhiro*; Imai, Yasutomo*; Doda, Norihiro; Ono, Ayako; Tanaka, Masaaki

ナトリウム冷却高速炉の安全性強化のため、浸漬型直接炉内冷却器(D-DHX)による自然循環崩壊熱除去システムの開発を進めている。D-DHXを稼働した場合、炉心と炉上部プレナム間の相互作用が生じるため、炉心部を含む炉容器全体を一括して取り扱う炉容器内多次元熱流動評価手法(RV-CFD)の構築が必要となる。これまで、集合体のモデル化に着目し、サブチャンネル解析の考え方を参考としたサブチャンネルCFDモデルを開発してきた。本研究では、実規模解析に向けて、解析精度を確保しながら、更なる計算負荷低減のため、サブチャンネルを複数個合わせた疎メッシュサブチャンネルCFDモデル(CMSC)を開発し、RV-CFDの炉心部に適用した。PLANDTL-1試験解析の結果、自然循環時における径方向熱移行を精度よく評価できることを確認した。

To enhance the safety of sodium-cooled fast reactors, the natural circulation (NC) decay heat removal systems with a dipped-type direct heat exchanger (D-DHX) have been investigated. During the D-DHX operation, since the core-plenum interaction occurs, development of the reactor vessel model including the more model by using a computational fluid dynamics code (RV-CFD) is required. Previously, the CFD model based on the subchannel analysis was developed. In this study, to achieve much lower computational cost maintaining the prediction accuracy, the coarse-mesh subchannel CFD (CMSC) model has been developed and was incorporated into the core of RV-CFD. As a result of PLANDTL-1 test analysis, the RV-CFD with the CMSC model can reproduce the radial heat transfer under NC conditions.