炉心変形反応度評価のための燃料集合体湾曲解析モデルの検証

Verification of fuel assembly bowing analysis model for core deformation reactivity evaluation

堂田 哲広  ; 上羽 智之 ; 大釜 和也   ; 吉村 一夫; 根本 俊行*; 田中 正暁  ; 山野 秀将   

Doda, Norihiro; Uwaba, Tomoyuki; Ohgama, Kazuya; Yoshimura, Kazuo; Nemoto, Toshiyuki*; Tanaka, Masaaki; Yamano, Hidemasa

ナトリウム冷却高速炉の炉心変形による反応度をより現実的に評価するため、炉物理、熱流動、構造力学の連成解析による炉心変形反応度評価手法を開発した。本評価手法では、燃料集合体の湾曲を有限要素法のビーム要素でモデル化し、集合体ラッパ管のパッド部での隣接集合体間の接触をパッド部専用の要素でモデル化した解析手法を採用した。その検証として、過去に実施されたベンチマーク問題の集合体単体の自由熱湾曲及び炉心体系での集合体熱湾曲による隣接集合体間接触について計算し、本解析モデルによる解析結果が理論解またはベンチマークに参加した他機関の解析結果とよく一致することを確認した。この結果から、本解析モデルが集合体の熱湾曲を適切に計算できることを確認した。

An evaluation method for reactivity feedback due to core deformation during reactor power increase in sodium-cooled fast reactors is being developed for realistic core design evaluation. In this evaluation method, fuel assembly bowing was modeled with a beam element of the finite element method, and the assembly's pad contact between adjacent assemblies was modeled with a dedicated element which could consider the wrapper tube cross-sectional distortion and the pad stiffness depending on pad contact conditions. This fuel assembly bowing analysis model was verified for thermal bowing of a single assembly and assembly pad contact between adjacent assemblies in a core as past benchmark problems. The calculation results by this model showed good agreement with those of reference solutions of theoretical solutions or results by participating institutions in the benchmark. This study confirmed that the analysis model was able to calculate thermal assembly bowing appropriately.