ナトリウム冷却高速炉の自由液面からのガス巻込み評価手法に関する研究; 出口流路の異なる条件においてのガス巻込み現象の分析

Study on gas entrainment evaluation method from free liquid surface in a sodium-cooled fast reactor; Evaluation of gas entrainment phenomena under the different outlet conditions

遠藤 和紀*; 小林 駿輔*; Jasmine, H.*; 武田 承太朗*; 堺 公明*; 松下 健太郎  ; 江連 俊樹 

Endo, Kazuki*; Kobayashi, Shunsuke*; Jasmine, H.*; Takeda, Jotaro*; Sakai, Takaaki*; Matsushita, Kentaro; Ezure, Toshiki

ナトリウム冷却高速炉の原子炉容器内の液面等において、カバーガスであるアルゴン(Ar)ガスが冷却材中に巻き込まれるガス巻込み現象(GE)が発生した場合、Arガス気泡が冷却系統を移行し炉心を通過する際に反応度の擾乱の原因となることが懸念される。本研究では、底部スリットを持つ矩形開水路のGE試験装置にて、出口流路形状を変化させた条件でのGEの発生数及びタイプを計測するとともに、数値解析により下降流速勾配の変化がGEに与える影響を分析した。出口流路形状は、スリット下側にのみ出口を有する形状(出口流路1)とスリットの上下両方に出口を有する形状(出口形状2)の2種類とした。結果、出口流路1の場合、入口流速の増大に伴いGE発生数が増加する傾向にあるのに対し、出口流路2ではGE発生数が大幅に減少することが確認された。また、数値解析により、出口流路2の条件では、テスト部底部への下降流速勾配が減少することにより、GE発生数が抑制されることが明らかになった。

When the gas entrainment (GE) phenomenon occurs, where argon (Ar) cover gas is entrained in the coolant at the liquid surface in the reactor vessel of a sodium-cooled fast reactor, Ar bubbles may cause reactivity disturbances when they pass through the core. In this study, the number and type of GE events were measured under different outlet shapes in a rectangular open channel GE test section with a bottom slit, and the effect of change in downward flow velocity gradient on GE was analyzed by numerical analysis. The outlet shapes were two types: one with an outlet only below the slit (Outlet channel 1) and one with an outlet both above and below the slit (Outlet shape 2). As a result, it was confirmed that the number of GE events tends to increase with increasing inlet velocity in Outlet channel 1 while is significantly reduced in Outlet channel 2. The numerical analysis revealed that the decrease in the downward flow velocity gradient to the bottom suppressed GE in Outlet channel 2.