移流渦を伴う矩形流路ガス巻込み試験を対象とする渦中心線上の圧力分布を考慮したガス巻込み評価モデルの適用性確認

Confirmation of applicability of gas entrainment evaluation model considering pressure distribution along vortex center line for water experiment in rectangular flow channel involving advective vortices

松下 健太郎  ; 江連 俊樹 ; 今井 康友*; 藤崎 竜也*; 田中 正暁  

Matsushita, Kentaro; Ezure, Toshiki; Imai, Yasutomo*; Fujisaki, Tatsuya*; Tanaka, Masaaki

ナトリウム冷却高速炉では、原子炉容器上部プレナム内の自由液面部に発生するくぼみ渦により、カバーガスが冷却材中に巻き込まれる現象(ガス巻込み)が発生する可能性がある。巻き込まれたカバーガス気泡は、炉心部を通過すると炉心挙動に影響を及ぼしうる。このことから、ガス巻込み評価手法の整備を進めている。本研究では、3次元流動解析により得られた流速分布から、液面と吸込み部の間に生じた渦の渦中心線を抽出し、渦中心線に沿った渦中心減圧量分布と、水頭圧を比較することでガス巻込みを評価するモデルについて検討した。矩形流路でのガス巻込み試験を対象に、入口流速条件をパラメータとした試験解析を行い、得られた解析結果に本モデルを適用しガス巻込み評価を行った。その結果、試験と同様に入口流速の増加につれてガス巻込みの発生が増加する様子を再現でき、入口流速とガス巻込み発生の関係が再現可能であることを確認した。

In the sodium-cooled fast reactors, evaluation of cover gas entrainment (GE) by dip vortices at the free surface in the upper plenum of reactor vessel is important. In this study, GE evaluation model, including the identification of vortex center lines between free surface and suction port from the flow velocity distribution obtained by three-dimensional analysis, the calculation of pressure decrease distribution along vortex center line, and the comparison of pressure decrease and the hydrostatic pressure, was investigated. The analyses for GE experiments in a rectangular flow channel were performed by changing the inlet flow velocity condition, and this evaluation model was applied to the flow velocity distribution obtained from the analysis results. As a result, it was confirmed that the phenomenon in which the occurrence of GE increased as the inlet flow velocity increased was reproduced as in the experimental results.