水素挙動統合解析システムの開発

Development of hydrogen behavior integrated analysis system

寺田 敦彦  ; Thwe Thwe, A.  ; 日野 竜太郎*; 原井 康孝*; 佐々木 岳*; 新家谷 英之*; 山下 俊幸*; 米田 次郎*; 岡林 一木*; 坂本 裕之*; 高橋 永*; 岩本 智也*; 佐藤 郁也*; 松本 昌昭*; 小澤 賢翁*; 菱田 学*

Terada, Atsuhiko; Thwe Thwe, A.; Hino, Ryutaro*; Harai, Yasutaka*; Sasaki, Gaku*; Shingeya, Hideshi*; Yamashita, Toshiyuki*; Yoneda, Jiro*; Okabayashi, Kazuki*; Sakamoto, Hiroyuki*; Takahashi, Hisashi*; Iwamoto, Tomoya*; Sato, Ikuya*; Matsumoto, Masaaki*; Kozawa, Katsuhito*; Hishida, Manabu*

福島第一原子力発電所事故の経験や、事故から得られた教訓を踏まえ、原子炉のみならず廃止措置、廃棄物管理における水素安全評価・対策に適切に対応するための基盤技術の高度化を図ることを目的として、水素の発生から拡散、燃焼・爆発に至る挙動を予測する解析システムの開発を行った。本システムでは、汎用コード(FLUENT、AUTODYN)を活用し、そこに新規にモジュールやプリ/ポストプロセッサを組み込むことで、一般の実用に堪える解析システムを整備するとともに、より高い汎用性と低コストでの導入が可能なオープンソースコード(OpenFOAM)を活用したシステムの開発を並行して進め、原子力施設の水素防災計画に利用できる形での基盤技術の提供を目指している。これまで、PWR 原子力発電施設を対象に、実用的な観点から考慮すべき現象(火炎伝播加速現象の評価技術、格納容器規模の現象への適用性)に対処するためのシステムの拡充を行った。本報告書は、水素挙動統合解析システムの概要、取り扱い方法及び実機解析事例についてまとめたものである。

Based on the lessons learned from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station accident, we have highly paid attention to the advancement of the fundamental technologies which are indispensable in timely response to hydrogen safety measures and assessments especially in both nuclear reactors and decommissioning. Focusing on this attention, we developed an analysis system that predicts the behavior of hydrogen from generation to diffusion, combustion and explosion. The system utilizes the commercial computational fluid dynamics software (FLUENT, AUTODYN), and incorporates new modules and pre/post-processors in order to withstand the general practical use. We also developed a system by utilizing open-source code (OpenFOAM) that can be used in hydrogen disaster prevention plans for nuclear facilities. So far, we have expanded the system to deal with the phenomena that should be considered from the practical point of view for PWR (Pressurized Water Reactor) in nuclear power plants. This report summarizes the overview of the integrated analysis system for hydrogen behavior, the handling method, and real scale analysis examples.