ATR中小型炉の自然循環特性解析

村田 満*; 石井 裕治*

PNC TJ9381 93-001, 158 Pages, 1993/02

PNC-TJ9381-93-001.pdf:2.12MB

現在の発電用原子炉は、ポンプによる強制循環により冷却材を循環させている。しかし、最近では軽水炉において、ポンプを使用しない「自然循環炉」の研究も進められている。そこで、ATRの原子炉においても「自然循環炉」の流動解析を行い、1000Mwt級「自然循環炉」の自然循環特性、冷却特性を評価し、成立性検討の資料とする。本研究では、「自然循環炉」の入口管口径、上昇管口径、炉心長さ、下降管高さ、チャネル出力をパラメータとして解析し、自然循環流量に対する前記のパラメータの感度を以下のように明らかとした。 1)入口管口径の影響 基本ケースの入口管口径2Bに対し、3Bとしたケースの解析を行い、本解析体系では、入口管口径を2Bとした方がチャンネル流量が安定することが明らかとなった。 2)上昇管口径の影響 基本ケースの上昇管口径3Bに対し、4B、5Bとしたケースの解析を行い、上昇管口径は、大きい方が上昇管部の圧力損失が小さくなり、自然循環量が多くなる事が明らかとなった。 3)炉心長さの影響基本ケースの炉心長さ3.7mに対し、3.2m、2.7mと炉心を短くしたケースの解析を行い、炉心長さは、短い方が炉心部の圧力損失が小さくなり、自然循環量が多くなる事が明らかとなった。 4)下降管高さの影響 基本ケースの下降管高さ15mに対し、20m、30mと下降管高さを高くしたケースの解析を行い、下降管高さは、高い方が炉心部と下降管部水頭差が大きくなり、自然循環量が多くなる事が明らかとなった。また、1)4)の解析結果より、最も感度が高い項目は下降管高さである事が明らかとなった。さらに、最も循環量の多くなる入口管口径、上昇管口径、炉心長さ、下降管高さの組合せを採用することにより、1チャンネル当たり2.8Mw の出力で、4.29kg/sの自然循環量が確保でき、RPFを考慮し平均チャンネルの出力を2.0Mw 程度とし、圧力管本数を片ループ280本、両ループで560本とすれば、1120Mwtの出力が得られ、1000Mwt級「自然循環炉」は成立すると考えられる。