並列タイトル等Multi-phase flow topology and interfacial area model for SIMMER-III and SIMMER-IV
一般注記The multi-component, multi-phase flow topology and interfacial area model has been developed for the SIMMER-III and SIMMER-IV computer codes, which have been extensively used in liquid-metal fast reactor core-disruptive accident analyses. To systematically simulate complex flow topology, flow regime maps are modeled, for both the pool flow and channel flow regimes, with smooth transition between flow regimes. The interfacial area convection model was formulated to enhance the applicability and flexibility of the codes, by tracing the transport and history of interfaces, and thereby better representing transient physical phenomena. The changes of interfacial areas resulting from such as breakup, coalescence, and production of droplets or bubbles were treated as source terms in the interfacial area convection equation. In a multi-component system of SIMMER-III and SIMMER-IV, all the possible contacts between components are taken into account, and the fluid-to-fluid and fluid-to-structure binary contact areas are prepared for the calculations of heat and mass transfer processes and momentum-exchange functions. The multi-phase flow topology and interfacial area model developed in this study was the first of a kind as a fast reactor safety analysis code. The model has been extensively tested through the code assessment (verification and validation) program, which has demonstrated that many of the problems associated with simplistic modeling in the previous codes were resolved.
高速炉の炉心崩壊事故解析コードSIMMER-III及びSIMMER-IVの多相流動・境界面積モデルを開発した。複雑な多成分・多相流のトポロジーを体系的に模擬するため、プール流及びチャンネル流に対する流動様式をモデル化するとともに、流動様式の間の円滑な遷移を可能とした。コードの適用性と柔軟性を拡大するために境界面積対流モデルを導入することにより、各流体の境界面積の輸送と履歴を追跡し、それにより過渡現象をより適切に記述できるようになった。流体粒子の分裂・合体、液滴・気泡の生成等の結果生じる境界面積の時間変化は、境界面積対流方程式のソース項としてモデル化した。SIMMER-III及びSIMMER-IVの多成分系においては成分間の全ての可能な接触モードを考慮し、成分間の熱及び質量移行、運動量交換関数の計算に必要な流体-流体間、流体-構造材間の2成分間接触面積を計算する。本研究で開発した境界面積モデルは高速炉安全解析コードとしては世界初のものであり、コード検証(V\&V)プログラムを通じて幅広くテストを行った結果、従来のコードにおける簡易モデルに伴う問題点の多くを解決できることが示された。
一次資料へのリンクURL/JAEA-Research-2024-010.pdf （fulltext）
連携機関・データベース国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）
提供元機関・データベース日本原子力研究開発機構 : JOPSS:JAEA Originated Papers Searching System