Multiphysics analysis of reactivity changes due to solution flow in the past criticality accident at Windscale Works in 1970

Windscale Works臨界事故における溶液の流動による反応度変化に関するマルチフィジックス解析

福田 航大 ; 山根 祐一  

Fukuda, Kodai; Yamane, Yuichi

1970年英国Windscale Worksにて発生した臨界事故を対象に、過去の検討で報告されている"エマルジョン生成"や"水溶液流入による反応度増加"の傾向を、溶液の流動を詳細に考慮したうえで確認することを目的としたマルチフィジックス解析を行った。CFD計算ツールボックスOpenFOAMの混相流ソルバを用いて得られた物質配置の経時変化を使用して連続エネルギーモンテカルロ中性子輸送計算コードMVP3.0により反応度の経時変化を求めた。解析を行うために、OpenFOAMとMVP3.0間のデータ移動・変換を行うインターフェイスプログラムの開発も行った。実際に事故が発生したとされている移送容器を模擬した体系において、核分裂による発熱を考慮せず、溶液の流動並びに流動に起因する反応度変化を計算した結果、"エマルジョン生成"や"水溶液流入による反応度増加"の傾向を確認することができた。また、解析体系の解像度が結果に与える影響についても考察を行った。

This study presents the results of multiphysics analysis, which investigates the change of reactivity caused by the motion of fluids, of Windscale Works criticality accident. The purpose of this study is to confirm previously reported trends of emulsion formation and increase in reactivity by the multi-physics analysis which takes the motion of fluids into account. Continuous energy Monte Carlo code MVP3 was used to calculate reactivity based on the material distribution obtained by CFD calculation using OpenFOAM. An interface program in python was developed to transfer data from OpenFOAM to MVP3. The change of reactivity caused by the motion of solutions was calculated without considering the generation of heat by fissions in a system that simulated the transfer vessel at Windscale Works. As a result, trends of emulsion formation and increase in reactivity were confirmed. The influence of the resolution of the calculation system on the results was also discussed.