ガス冷却高速炉の熱流動に関する検討

• Material Type: 文書・図像類
• Title: ガス冷却高速炉の熱流動に関する検討
• Author/Editor: 大島 宏之; 西村 元彦
• Author Heading: 大島 宏之; 西村 元彦
• Publication Date: 2002-08
• Publication Date (W3CDTF): 2002-08
• Alternative Title: Analytical study on thermal-hydraulics of gas cooled fast reactors
• Periodical title: JNC TN9400 2002-072
• Text Language Code: jpn
• Target Audience: 一般
• Note (General): サイクル機構では、将来の高速炉の実用化像を構築することを目的として、実用化戦略調査研究(FS)を実施している。本報告は、FSで検討中の炉型候補概念のうちガス冷却高速炉を対象とし、ヘリウムガス冷却炉で検討されている被覆粒子型燃料について、また、炭酸ガス炉で検討されている重力落下式崩壊熱除去システムについて、それぞれの設計成立性を解析的に検討したものである。 ヘリウムガス冷却の被覆粒子燃料体に関する熱流力特性解析評価では、平成13年度設計案をベースに3次元解析モデルを構築し、多次元熱流動解析コードAQUAを用いて、定格運転条件、低流量運転条件、事故条件での熱流力特性解析、および被覆粒子燃料層入口面の圧損不均一の影響確認解析を実施した.これらの解析結果より、燃料層入口面の均一性が保たれる限り、いずれの条件においても燃料層内横方向流れは維持され除熱性能は確保できるものと判断される。但し、高圧条件において異常な低流量(O.5\%以下)となる場合は、被覆粒子層内に上昇流が発生し温度が上昇することも完全には否定できないため、より正確な物性値・圧力損失相関式を取得し確認解析を行う必要がある。本解析に併せて、局所閉塞事象の考察および今後の設計の進展に伴い解決すべき熱流動的課題の摘出も行った。 炭酸ガス冷却炉の崩壊熱除去特性に関する解析評価では、炭酸ガス冷炉EGCRを対称として、貯水タンクから蒸気発生器(SG)への重力落下注水方式による崩壊熱除去時の熱流動特性を、一次元核-熱流連成ネットワークコードMR-Xにて解析評価した。解析では、自然循環崩壊熱除去時のSG隔離開始時刻、注水開始時刻および注水流量をパラメーターとし、除熱挙動に及ぼす影響を検討した。その結果、現実的想定条件としたSG隔離開始30秒、注水開始20分とした場合には余裕を持って燃料温度制限目安を満足した。また、EGCRでは、SG伝熱管の大きな熱容量が過渡時の除熱源となり、SG隔離開始時刻が60分を超える場合でも一次系内の加熱を防止する役割を担うことが明らかとなった。流動安定性については、流量逸走は生じないものの密度波振動が発生し流量変動が生じる見通しである。この振動周期は10分オーダーと長いため伝熱管の構造健全性への大きな影響は無いものと予想される。; A feasibHity study has been carried out at JNC to construct new design concepts of commercialized fast reactors. This report describes two kinds of numerical investigations related to thermal-hydraulics of gas-cooled fast reactors of which design studies are being performed as part of the feasibility study. A series of thermal hydraulic analyses was carried out using multi-dimensional analysis program AQUA in order to confirm the heat removal capability of the helium-gas-cooled fast reactor with a coated-particle-type fuel assembly design under a rated power operation, a low power/low flow and an accident conditions. The calculation results indicates that the lateral gas flow which is indispensable for normal heat removal in the fuel particle region is kept under each calculation condition and the maximum temperature does not exceed the tentative design limitation as far as the inlet surface permeability is uniform. Only in the case of high pressure and very low flow rate, a possibility that local high temperature region exceeding the design limitation appears may not be denied due to upward flow driven by buoyancy force. Improvement on knowledge of gas property functions in high temperature and pressure drop correlations are required for more accurate analysis. Natural circulation decay heat removal characteristics of the CO$_{2}$ gas cooled fast reactor are examined using a one-dimensional nuclear-thermal-hydraulics network analysis code, MR-X equipped with correlations for the core thermal-hydraulics of gas cooled fast reactors. Simulation parameters are the shutdown time of steam generators (SGs), restart time of gravitational water feed to the SGs, and flow rate of the feed water. It was predicted that the reactor satisfied limitation of the maximum cladding temperature under the realistic operation condition of SGs with the shutdown time of 30 s and the restart time of 20 min. Moreover, the cladding temperature still satisfied the limitation, even ...
• Source: /JNC-TN9400-2002-072.pdf （fulltext）; https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JNC-TN9400-2002-072.pdf
• Access Restrictions: 限定公開
• Data Provider (Database): 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）; https://irdb.nii.ac.jp
• Original Data Provider (Database): 日本原子力研究開発機構 : JOPSS:JAEA Originated Papers Searching System

• Summary, etc.: サイクル機構では、将来の高速炉の実用化像を構築することを目的として、実用化戦略調査研究(FS)を実施している。本報告は、FSで検討中の炉型候補概念のうちガス冷却高速炉を対象とし、ヘリウムガス冷却炉で検討されている被覆粒子型燃料について、また、炭酸ガス炉で検討されている重力落下式崩壊熱除去システムにつ...