ナトリウムスプレイ燃焼試験の多次元効果に関する解析的考察

Analytical investigation of multidimensional effects of sodium spray combustion experiments

曽根原 正晃 ; 岡野 靖; 内堀 昭寛 ; 青柳 光裕 ; 大木 裕*

Sonehara, Masateru; Okano, Yasushi; Uchibori, Akihiro; Aoyagi, Mitsuhiro; Oki, Hiroshi*

ナトリウム(Na)冷却高速炉の開発において重要な課題の一つであるNa燃焼解析は複雑な流体反応現象であるため、従来は経験則に基づくモデルを採用し、安全性評価では過剰な安全裕度や高価な設計に繋がる保守的な仮定を行っていた。一方、Na漏えい・燃焼事象を3次元で取り扱い可能な解析コードAQUA-SFを用いることで、より詳細なNa燃焼の現象解明や安全対策の有効性評価が可能となる。本稿ではAQUA-SFのベンチマーク解析として、大型・閉空間におけるNa燃焼試験であるSNL-T3試験を対象としたスプレイ燃焼における多次元効果の検討を行った。その中で試験中に確認されたスプレイ燃焼中での圧力、温度上昇の停止及び床面付近における温度の上昇をAQUA-SFにおいて模擬するため、新たなモデルとして、Na液滴着火の一時的な停止およびNa液滴変形による抗力係数増加を考慮し、噴流と床面との衝突による液はねを模擬するため床面に仮想的なスプレイ噴射口を設定した上で、測定結果と比較した。

An analysis code AQUA-SF has been developed to evaluate the effects of sodium combustion in three dimensions, which enables more detailed elucidation of sodium combustion phenomena and evaluation of the effectiveness of safety measures. In this paper, we examine the multidimensional effects of spray combustion for the SNL-T3 test as a benchmark analysis. In order to simulate the decrease of pressure and the temperature rise near the floor during the test, a new model is developed to take into account temporal cessation of sodium ignition, increased drag coefficient due to droplet deformation and liquid splash effect due to collision between the jet stream and the floor surface, and the results are compared with the test measurements.