界面追跡法に基づく数値シミュレーションによるPWR燃料集合体内気泡挙動の評価

吉田 啓之; 小野 綾子; 岡野 匡哲*; 牧野 泰*

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原子力機構では、原子炉熱設計において、多くの費用と時間を必要とする大型試験への依存性を低下させるとともに、多様な条件での原子炉内熱流動挙動の評価を可能とするため、界面追跡法に基づく原子炉内の二相流解析手法の開発・検証を実施している。これまでに様々な条件の二相流に開発した手法の適用を計ったが、実機圧力条件、特にPWR運転条件への適用は行われていない。本研究では、開発した解析手法の課題を抽出するとともに、PWRにおける限界熱流束に影響することが考えられる気泡挙動の評価を目的として、PWR燃料集合体内の気泡挙動の解析を実施した。解析においては、必要な空間解像度と解析精度を確保した上で効率的な計算を実施するため、STAR-CCM+による単相流解析を気泡流解析の境界条件として用いた。スペーサベーンの有無をパラメータとして解析を行った結果、スペーサベーンが存在する場合、有意な水平断面内の流れ発生することにより密度の小さい気相がサブチャンネル中心部に集まり、分布が変化するのみならず、気泡径が大きくなることを確認した。