液体ナトリウム噴流の分裂特性に関する数値シミュレーション

Numerical simulation of breakup characteristics of sodium liquid jet

Sun, G.*; 山下 晋   ; 大川 富雄*; 吉田 啓之  

Sun, G.*; Yamashita, Susumu; Okawa, Tomio*; Yoshida, Hiroyuki

ナトリウム冷却高速炉で冷却材漏えいが生じる場合、配管の破損口から噴射された液体ナトリウム噴流が床などの固体面に衝突し飛散液滴が跳ね、ナトリウムと空気の接触面積が急増することで燃焼反応が激化する恐れがある。接触面積を左右する飛散液滴の量と大きさは衝突の瞬間の噴流状態に依存しているため、噴流の落下挙動を解明する必要がある。本研究では液体ナトリウム噴流の落下挙動に対する数値流体シミュレーションコードJUPITERの適用性を調べるため、分裂特性の解析を実施した。シミュレーション結果は、代替流体を用いた実験結果から得られた経験式による外挿値と同様の結果が得られた。これにより、ナトリウム噴流の落下挙動解析にJUPITERを適用できる見通しを得た。

When coolant leak occurs in sodium-cooled fast reactors, liquid sodium jet ejected from damaged piping can impact solid surfaces such as floors, generating splashing droplets. These droplets significantly increase the contact area between sodium and atmosphere, thereby intensifying combustion reactions. The quantity and size of splashing droplets, which influence the contact area, depend on the state of the jet during impact. Therefore, understanding the falling behavior of the jet is crucial. In this study, the breakup characteristics were analyzed to investigate the applicability of the numerical fluid dynamics simulation code JUPITER to the falling behavior of liquid sodium jets. The simulation results were similar to the extrapolated values from the empirical equations obtained from the experimental results with alternative fluids. Prospects for applying JUPITER to the analysis of sodium jet falling behavior were obtained.