Validation study of thermal-hydraulics analysis code SPIRAL to a large-scale wire-wrapped fuel assembly sodium test at a low Reynolds number flow regime

低レイノルズ数領域における大型燃料集合体ナトリウム試験による熱流動解析コードSPIRALの妥当性確認

吉川 龍志  ; 今井 康友*; 菊地 紀宏  ; 田中 正暁  ; Gerschenfeld, A.*

Yoshikawa, Ryuji; Imai, Yasutomo*; Kikuchi, Norihiro; Tanaka, Masaaki; Gerschenfeld, A.*

ナトリウム冷却高速炉安全性強化研究では、自然循環による崩壊熱除去時の炉心安全性を評価するために低流量条件下における燃料集合体内熱流動特性の解明が重要である。そこで集合体詳細熱流動解析コードSPIRALが開発されている。本研究では、SPIRALの妥当性を確認するために、集合体外側からの冷却を伴う混合対流及び自然対流条件下の91本ピンバンドルナトリウム実験の再現解析を実施した。SPIRALによる予測された温度分布はナトリウム実験で測定された温度と一致した。以上によって、集合体外側からの冷却を伴う混合対流及び自然対流条件下での大型燃料集合体体系におけるSPIRALの妥当性を確認した。

Removal of core decay heat by utilizing natural circulation is expected as a significant measure to enhance the safety of sodium-cooled fast reactors (SFRs). Accurate evaluation of the temperature distribution in the fuel assembly (FA) at the low Re regime in natural circulation operation is demanded. A detailed thermal-hydraulics analysis code named SPIRAL has been developed to clarify thermal-hydraulic phenomena in the FA at various operation conditions. In this study, SPIRAL with the hybrid turbulence model was applied to analyze a large-scale fuel assembly experiment of a 91-pin bundle for two cases at the mixed and the natural convection conditions respectively in low Re regime with heat transfer from outside of the FA. The applicability of the SPIRAL to the thermal-hydraulics evaluation of FA at mixed and natural convection conditions was confirmed by the comparisons of temperatures predicted by SPIRAL with those measured in the experiment.