多相多成分流体解析コードを用いた高温溶融燃料と冷却材の相互作用に関する研究(博士研究員研究詳細報告書)

• Material Type: 文書・図像類
• Title: 多相多成分流体解析コードを用いた高温溶融燃料と冷却材の相互作用に関する研究(博士研究員研究詳細報告書)
• Author/Editor: 曹 学武
• Author Heading: 曹 学武
• Publication Date: 2002-03
• Publication Date (W3CDTF): 2002-03
• Alternative Title: Research on fuel-coolant interaction by using a multi-phase multi-component Code
• Periodical title: JNC TN9400 2001-128
• Text Language Code: jpn
• Target Audience: 一般
• Note (General): 燃料ー冷却材相互作用(Fuel Coolant Interaction:FCI)は高速炉の炉心損傷事故および軽水炉のシビアアクシデントにおける重要な現象であり、近年、主に数値計算的手法を用いて研究されている。この燃料ー冷却材相互作用の研究には多相多成分流体解析コードが利用されるため、要素物理モデルの開発と検証が不可欠である。本研究では、核燃料サイクル開発機構で開発中のSIMMER-IIIコードを用いて QUEOS, MIXA, KROTOSなどの実験を解析することにより、高温粒子・液滴の抵抗計数と溶融燃料の熱的明細化モデルの開発・検証を行っている。燃料ー冷却材相互作用では、冷却材中を運動している高温粒子・液滴が蒸気膜で覆われていることが特徴である。この高温粒子・液滴の抵抗計数を適切に評価できるモデルは、まだ開発されていない。本研究では、基礎保存式と混合粘性モデルに基づいて、層流および乱流条件下で高温粒子・液滴に対する抵抗計数を評価する無次元抵抗関係式を開発した。この抵抗計数はレイノルズ数、蒸気と冷却材との密度比、および粘度比、そして本研究で新たに導入した 2つの無次元数の関数として記述される。この関係式をSIMMER-IIIコードに組み込み、 QUEOS実験の解析に適用した結果、実験結果と解析結果との一致は適切に改善された。溶融粒子熱細粒化メカニズムについては、これまでにも多くの研究がなされているが、シミュレーションコードに使用できるような沸騰効果と表面固化を triggerとする微粒化モデルは開発されていなかった。本研究では、 FCI現象の数値シミュレーション技術の高度化を図るために、溶融燃料の熱的細粒化モデルを新たに提案した。このモデルは、圧力変化、沸騰効果および表面固化に基づく熱的細粒化メカニズムをTaylor不安定のメカニズムと組み合わせたものである。本モデルを粗混合過程と propagationの模擬実験解析に適用し、熱的細粒化モデルの有効性を確認した。; Fuel Coolant Interactions (FCls) are the important phenomena during the Core Disruptive Accidents (CDAs) in Liquid Metal Cooled Fast Breader Reactors (LMFBRs) or Core Melt Accidents (CMAs) in Light Water Reactors (LWRs) and have been numerically investigated in recent years. The development and verification of models for the fundamental processes in FCIs are required for the application of a multi-phase, multi-component, fluid-dynamics computer code. In this study the drag coefficient model and the thermal fragmentation models for melt droplets are developed and verified through the application of SIMMER-III code, which is being developed at JNC, to the experiments, QUEOS, MIXA and KROTOS. The FCI phenomena are characterized by a configuration that hot particles/droplets surrounded with vapor film moves in coolant liquid. The correlation of drag coefficient has not been developed for such a configuration. In this study, based on the basic conservative equations and the mixture viscosity concept, the drag coefficients between melt droplets with vapor film and the surrounding coolant liquid under laminar and turbulent flow conditions are developed, which are expressed as functions of Reynolds number, vapor/liquid viscosity and density ratios and the other two dimensionless numbers newly introduced in this study. The proposed correlations are coupled into the SIMMER-III code and applied to simulate the QUEOS experiment. The results show that the proposed correlations reasonably improve the agreement of the calculated results with the experimental data. Thermal fragmentation mechanisms have been studied for many years, but the fragmentation models, triggered by boiling effect and surface solidificatjon effect, are not available for numerical simulation tools. In this study, based on the Taylor instability, the fragmentation models, triggered by surface solidification and vapor film collapse are developed and simplified non-dimensional correlations are ...
• Source: /JNC-TN9400-2001-128.pdf （fulltext）; https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JNC-TN9400-2001-128.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.: 燃料ー冷却材相互作用(Fuel Coolant Interaction:FCI)は高速炉の炉心損傷事故および軽水炉のシビアアクシデントにおける重要な現象であり、近年、主に数値計算的手法を用いて研究されている。この燃料ー冷却材相互作用の研究には多相多成分流体解析コードが利用されるため、要素物理モデルの...