2017 Fiscal Year Research-status Report
燃料デブリの堆積挙動に関する実験データベースの構築及び解析コードの検証
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16K06960
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
守田 幸路 九州大学, 工学研究院, 教授 (40311849)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松元 達也 九州大学, 工学研究院, 助教 (90325514)
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| Project Period (FY) |
2016-10-21 – 2019-03-31
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| Keywords | 高速炉 / 炉心損傷事故 / 燃料デブリベッド / 崩壊熱除去 / デブリ堆積 / 実験データベース / 混相流解析コード |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子炉の炉心が損傷する過酷事故では、炉心から流出した燃料等の炉心物質が燃料デブリとなって原子炉構造物上に堆積しデブリベッドを形成する。このデブリベッドの冷却・臨界特性はその形状に依存することから、デブリ堆積及びベッド形成挙動が事故後長期の崩壊熱除去過程を支配する要因として重要である。本研究では、燃料デブリの堆積及びベッド形成挙動について、解析コードの検証用の実験データベースを構築するとともに、固気液混相熱流動解析コードの検証を実施し、実機安全評価手法として整備する。
本研究で実施するデブリ堆積挙動実験では、水を満たした円筒透明容器上部のノズルから炉心物質デブリを模した固体粒子（アルミナ、ステンレス鋼、ジルコニア）を落下させ、容器底部に堆積させることで、実験パラメータに依存して変化する粒子ベッドの特性を観察・測定し、解析コードの検証性に優れた実験データが取得できる。平成29年度はより広範な混合粒子条件で実験データを取得するとともに、測定された粒子ベッドの高さについて、粒子特性（密度、粒子径、球形度）及び放出条件（ノズル径、放出速度）に加えて、非均質性（混合粒子）の影響を考慮した実験相関式を新たに開発した。
また、これまで開発を進めてきたデブリベッドの運動挙動を評価するための三次元固気液混相熱流動解析コードについて、本研究で整備する実験データベースに基づいた検証を行い、特性（密度、粒子径）の異なる固体粒子の堆積・ベット形成挙動の特性を定量的に再現できることを確認した。その結果、本コードが用いる格子ー粒子連成計算法（流体計算に多流体モデル、デブリ粒子運動計算に個別要素法を用いるハイブリッド法）について、その基本的な妥当性を検証することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画通りデブリ堆積挙動実験で得られた実験データに基づく実験相関式を開発し、広範な条件を網羅する実験データベースとして整備した。また、デブリベッドの運動挙動を評価するための固気液混相熱流動解析コードについて、本研究で整備する実験データベースに基づいた検証解析を実施し、その基本的な妥当性を検証することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、平成29年度までに、デブリ堆積挙動実験で測定された粒子ベッドの高さを次元解析によって相関する実験式を開発したが、今後はベッド形状特性に関しても実験データの分析を進め、実機条件下での燃料デブリの堆積及びベッド形成挙動について検討する。さらに、平成29年度に引き続き、デブリベッドの運動挙動を評価するための三次元固気液混相熱流動解析コードについて、本研究で整備する広範な条件を網羅する実験データベースに基づいて総合的な検証を行い、実機条件への適用性向上を図る。
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