数値解析によるガス巻込み流量評価

Evaluation of gas entrainment flow rate by numerical simulation

伊藤 啓*; 大平 直也*; 伊藤 大介*; 齊藤 泰司*; 松下 健太郎 ; 江連 俊樹 ; 田中 正暁  

Ito, Kei*; Odaira, Naoya*; Ito, Daisuke*; Saito, Yasushi*; Matsushita, Kentaro; Ezure, Toshiki; Tanaka, Masaaki

ナトリウム冷却高速炉において、炉容器内の自由界面渦によって巻込まれたガスが炉心部に流入すると、炉出力擾乱の原因となる可能性がある。そのため、高速炉設計においてガス巻込み流量を評価する手法が必要となる。本研究では、ガス巻込み流量を決定するメカニズム検討の一環として、上下2つの円筒容器を配管で接続した実験体系における自由界面渦を対象とした数値解析を行い、様々な圧力条件下でのガス巻込み流量を評価した。その結果、上部-下部容器間の圧力差を変化させた際のガス巻込み流量の変化が、実験結果と解析結果とで一致し、数値解析によってガス巻込み流量を評価できることが確認された。

In a sodium-cooled fast reactor, the inflow of entrained gas by a free surface vortex in the reactor vessel into the reactor core may cause reactivity disturbance. Therefore, a method to evaluate the gas entrainment (GE) volume flow rate is required in the design of fast reactors. In this study, as part of the investigation of the mechanism determining the GE volume flow rate, the numerical analysis targeting the free surface vortex in an experimental system in which the upper and lower cylindrical containers are connected by piping was performed, and the GE volume flow rate under various pressure conditions was evaluated. As the result, it was confirmed that the change in GE volume flow rate when the pressure difference between the upper and lower containers was changed was consistent between the experimental and analysis results, and that the GE volume flow rate could be evaluated by numerical analysis.