Advanced thermal-hydraulic experiments and instrumentation for heavy liquid metal reactors

重金属冷却炉のための先進的な熱流体実験と計測装置

Pacio, J.*; Van Tichelen, K.*; Eckert, S.*; Wondrak, T.*; Di Piazza, I.*; Lorusso, P.*; Tarantino, M.*; Daubner, M.*; Litfin, K.*; 有吉 玄  ; 大林 寛生  ; 佐々 敏信   

Pacio, J.*; Van Tichelen, K.*; Eckert, S.*; Wondrak, T.*; Di Piazza, I.*; Lorusso, P.*; Tarantino, M.*; Daubner, M.*; Litfin, K.*; Ariyoshi, Gen; Obayashi, Hironari; Sasa, Toshinobu

加速器駆動システムや次世代高速炉の一次冷却材として、鉛や鉛ビスマス共晶合金(LBE)などの重液体金属(HLM)が提案されており、欧州では、MYRRHA(LBE)とALFRED(鉛)がHLMを用いたリファレンスシステムとして使用されている。本論文では、プール型とループ型のHLM実験に関するこれまでの経験と現在進行中の活動の概要について述べる。プール実験では、いくつかのシナリオにおける強制循環と自然循環のフローパターンの測定を実施しており、ループ試験では燃料集合体,制御棒,熱交換器のモックアップのような特定の構成要素の評価に重点を置いた試験を実施している。これらの試験では、流量や圧力差などの変数と、温度や速度、振動などのローカルな数量の測定を行っている。測定技術に関してはコンパクトな形状で正確な測定を行うために高温と腐食に耐えることができる高度な計測器が必要であり、従来の技術に加え、光ファイバーに基づく計測器、超音波や電磁力を利用した測定方法について説明する。

Heavy-liquid metals (HLMs), such as lead and lead-bismuth eutectic (LBE), are proposed as primary coolants in accelerator driven systems and next-generation fast reactors. In Europe, the reference systems using HLMs are MYRRHA (LBE) and ALFRED (lead). This article presents an overview of recent experiences and ongoing activities on pool-type and loop-type HLM experiments. Pool tests include the measurement of forced- and natural-circulation flow patterns in several scenarios representative of nominal and decay heat removal conditions. Loop tests are focused on the evaluation of specific components, like mockups of the fuel assembly, control rod and heat exchangers. They involve the measurement of global variables, such as flow rate and pressure difference, and local quantities like temperature, velocity and vibrations. Advanced instrumentation, capable of sustaining high temperatures and corrosion, is necessary for accurate measurements, often in compact geometries. In addition to traditional techniques, other instrumentation based on optical fibers, ultrasonic and electromagnetic methods are discussed.