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菊地 晋; 坂本 寛*; 高井 俊秀; 山野 秀将
日本機械学会2020年度年次大会講演論文集(インターネット), 4 Pages, 2020/09
原子炉の炉心損傷に至るような過酷事故(シビアアクシデント)を想定した場合、制御材である炭化ホウ素(B
C)と被覆管や関連する構造材であるステンレス鋼(SS)との共晶融解が発生する恐れがある。このため、仮にナトリウム冷却高速炉において炉心損傷事故(Core Disruptive Accident: CDA)に至る場合を想定すると、BC-SS共晶融解挙動は安全評価上、重要な現象の一つに位置付けられる。本報告では、共晶融解が進展した界面における融解速度を把握することを目的にSSにBCが移行した状態を模擬した低濃度BC含有のSSとSSを接触させた浸食試験を実施し、得られたデータから接触界面の反応速度定数を評価した。評価の結果、低濃度BC含有のSSとSSによる共晶の反応速度定数は、BC-SS共晶の反応速度定数よりも高温域において小さいことが分かった。また、BC含有量が少なくなるにつれて速度定数が高温域では、小さくなる傾向が見られた。
岡村 茂樹*; 木下 貴博*; 西野 裕之; 山野 秀将; 栗坂 健一; 二神 敏; 深沢 剛司*
no journal, ,
ナトリウム高速炉(SFR)は、軽水炉よりも昇温による熱応力が大きいこと、そして低圧運転であることから、SFRは軽水炉と比較して薄肉構造になっている。この薄肉構造は厳しい地震に大きく影響されることから、SFRではこの地震動を減衰するために免震装置の設置を検討している。SFRでは、積層ゴム(厚肉積層ゴム)を採用している。この厚肉積層ゴムの特徴については1/2スケールのモデルでの静的加力試験によってその力学的特性が明らかになり、その解析モデルとして非線形の特徴を有するモデルが提案されている。一方、地震PRAではSFRの免震プラントの中での使用になることから、本研究では改良した解析モデルを使った地震応答解析を実施し、床応答スペクトルの加速度応答を把握した。免震ゴムの非線形性の特徴を考慮して原子炉容器の破損確率を改良した。
山野 秀将; Liu, X.*; 守田 幸路*
no journal, ,
これまで炭化ホウ素(BC)とステンレス鋼(SS)の共晶反応を模擬する物理モデルを2次元高速炉安全解析コードSIMMER-IIIに組み込んできた。本研究では、高速炉制御棒の液相化に関する基礎試験を対象に検証解析を行い、物理モデルの基本的な妥当性を確認した。
寺田 敦彦; 日野 竜太郎; 永石 隆二
no journal, ,
燃料デブリ等の含水放射性廃棄物の保管においては、含水する水の放射線分解による水素発生に伴う水素爆発燃焼リスクの低減が重要である。そこで、水素濃度の低減対策として、水素再結合触媒やフィルターベント等の開発が進められている。本研究では、低減対策の妥当性検証に向けたシミュレーション技術の開発の一環として、保管容器内の廃棄物を模擬した充填層の水素濃度挙動についてCFD解析による予備検討を行い、充填物と容器壁との流路構造によって水素濃度分布に影響がみられることをわかったので報告する。
浜瀬 枝里菜; 今井 康友*; 堂田 哲広; 田中 正暁
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉の自然循環崩壊熱除去時には、炉心通過流量が定格時の数%程度となる上、原子炉容器内上部プレナムに浸漬させた冷却器から流下した低温流体が炉心部に潜り込み、燃料集合体内は非対称な温度分布となる。このため集合体内の詳細解析が望まれるが、高速炉プラント設計検討の観点から、合理的な計算負荷で、原子炉容器内の熱流動現象を評価可能な解析モデルが必要となる。そこで、炉心部の燃料集合体のモデル化に着目し、商用CFDコード(FLUENT)を用いて、既存のサブチャンネル解析の考え方を反映したサブチャンネルCFD解析手法を整備している。本報では、既存のナトリウム試験を対象に燃料集合体単体での解析を実施し、自然循環時相当の低流量条件下での適用性を確認した。
江連 俊樹; 長澤 一嘉*; 田中 正暁
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉における温度成層化現象の評価手法構築を目的として、共役熱伝達を伴う矩形容器内での基礎ナトリウム試験(SuperCAVNA)を対象に数値解析を実施した。解析では、乱流モデルの影響検討に加え、AQUA, Fluentの2コードを用いたコード間の解析結果の比較も行った。その結果、AQUA, Fluent共に成層界面位置および温度勾配について、解析結果と実験結果が概ね一致しており、共役熱伝達を伴うナトリウム体系での温度成層化問題を数値解析に基づき評価可能であることを確認した。
吉村 一夫; 堂田 哲広; 藤崎 竜也*; 村上 諭*; 田中 正暁
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉の様々な熱流動関連課題に対して、プラント動特性解析(1D)と多次元熱流動解析(CFD)を連成させた1D-CFD連成解析によりプラント挙動から局所現象までを一貫して扱うことを可能とするマルチレベルシミュレーションシステムの整備を進めている。1D-CFD連成解析手法の妥当性確認として、米国高速実験炉EBR-IIのULOF模擬試験に適用して解析を実施し、実機スケールの熱流動現象に対して、プラント全体の応答を押さえつつ、炉上部プレナム部内の局所的な多次元熱流動挙動を詳細に把握することが可能であることを確認した。また、計測結果との比較からその再現性について確認した。
内堀 昭寛; 椎名 祥己*; 渡部 晃*; 高田 孝
no journal, ,
ナトリウム-水反応現象数値解析コードSERAPHIMを開発している。最近の研究で、伝熱管群の存在する複雑形状領域に対応するため非構造格子解析手法を本解析コードへ導入した。本件では、非構造格子SERAPHIMコードの適用性確認として、伝熱管群体系でのナトリウム-水反応試験を解析した。解析の結果、高温領域の形成位置やその温度レベルが試験結果に一致することを確認した。