渦中心に沿った3次元圧力分布の評価に基づくガス巻込み評価モデルの構築

Construction of gas entrainment evaluation model based on evaluation of three-dimensional pressure distribution along vortex center

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、原子炉容器上部のカバーガスが冷却材中に巻き込まれ、炉心挙動に影響を及ぼすガス巻込み現象に対する評価手法の整備が必要となる。本研究では、3次元流動解析によって得られた流速分布から、液面で発生した渦の中心を示す線(渦中心線)を抽出し、渦中心線に沿った圧力降下の3次元分布と、水頭圧を比較することでガス巻込みを評価する「渦中心線減圧量評価モデル(PVLモデル)」を構築した。矩形流路体系における移流渦試験の解析結果を対象にP-VLモデルを適用し、ガス巻込みの評価を行った結果、PVLモデルの適用によって試験条件に対するガス巻込みの発生および非発生を区別できることが確認され、移流渦に対する本モデルの適用性が確認された。

In sodium-cooled fast reactors, the cover gas is entrained into the coolant due to the dimple vortices generated in the free surface in the upper plenum of the reactor vessel, and gas entrainment (GE) phenomenon may affect core behavior. It is necessary to develop evaluation methods of GE phenomenon. In this study, a GE evaluation model, PVL model (Pressure Vortex Line model) was constructed. The PVL model includes the identification of vortex center lines from the flow velocity distribution obtained by 3-D analysis, the calculation of the 3-D distribution of pressure decrease along the vortex center line and the evaluation of gas core length of vortex by comparing the pressure decrease and the hydrostatic pressure. The PVL model was applied to the analysis results of advective vortex experiments in a rectangular channel system to evaluate GE. As the result, it was confirmed that it was possible to judge the GE occurrence of advective vortices by the application of PVL model.