2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of experimental database and validation of analysis code for fuel debris sedimentation behavior
| Project/Area Number |
16K06960
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
守田 幸路 九州大学, 工学研究院, 教授 (40311849)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松元 達也 九州大学, 工学研究院, 助教 (90325514)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-10-21 – 2019-03-31
|
| 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 |
|---|
| 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30年度はベッド形状特性に関して実験データの分析を進め、凹型の形状を持つベッドの頂部に形成されるくぼみの面積を相関するすることで、ベッド頂部の凹凸形状によって特徴づけられるベッド形成モードを予測する経験モデルを新たに開発した。
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、実験データベースに基づいた固体粒子ベッドの運動挙動に対する検証解析を実施し、その基本的な妥当性を確認した。さらに、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）に固体粒子のエネルギーを格子ー粒子法間で連成して計算するスキームを導入することで、冷却材ナトリウムの沸騰や燃料デブリが発熱する条件下で燃料デブリの堆積及びベッド形成挙動が適用可能な解析手法として整備した。
|
