Development of 1D-CFD coupling method for natural circulation analyses through benchmark analyses of shutdown heat removal tests in EBR-II

EBR-II炉SHRT試験のベンチマーク解析による自然循環試験解析に向けた1D-CFD連成解析手法の開発

吉村 一夫 ; 堂田 哲広  ; 田中 正暁  ; 藤崎 竜也*; 村上 諭*

Yoshimura, Kazuo; Doda, Norihiro; Tanaka, Masaaki; Fujisaki, Tatsuya*; Murakami, Satoshi*

原子力機構では、ナトリウム冷却高速炉のプラント設計や安全性向上に資するため、プラント全体応答から局所現象までの一貫した評価を可能とするマルチレベルシミュレーション(MLS)手法の整備を実施している。MLSシステムによる連成手法の妥当性確認のため、1次元プラント動特性解析コードとしてSuper-COPDを、多次元熱流動解析コードとしてFluentを使用した1D-CFD連成解析手法をEBR-IIの自然循環試験に適用した。その結果、プラント全体応答を押さえつつ、上部プレナム,Z型配管やコールドプールの温度成層化現象(多次元熱流動現象)を予測可能であることを確認した。また、実測データとの比較から本手法の自然循環試験への適用性を確認した。

At the Japan Atomic Energy Agency, a multilevel simulation (MLS) methodology which enables consistent evaluation from whole plant behavior to local phenomena in the plant components is being developed to attempt plant design and enhance the safety of sodium-cooled fast reactors. To validate the coupling method in the MLS system, the 1D-CFD coupling method using Super-COPD for 1D plant dynamics analysis and Fluent for multi-dimensional CFD analysis was applied to the analyses of loss of flow tests in EBR-II. It was confirmed that it could predict multi-dimensional thermal-hydraulic phenomena such as thermal stratification in the upper plenum, Z-shaped pipe, and cold pool, holding the whole plant behavior simultaneously. Moreover, the applicability of the 1D-CFD coupling method to the evaluation of the phenomena in natural circulation conditions was confirmed by comparing the results of the 1D-CFD couple analyses and the measured data.