2014 Fiscal Year Research-status Report
燃料デブリベッド運動挙動に関する実験データベース整備及び解析コード検証
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25420909
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
守田 幸路 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40311849)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松元 達也 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90325514)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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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 / セルフ・レベリング / 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 |
原子炉の炉心損傷事故において、冷却材の沸騰によって駆動される燃料デブリベッドの運動挙動は、その冷却特性及び臨界特性がベッド厚さに依存することから、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、燃料デブリベッドの運動挙動について、実機条件の模擬性に優れた実験データベースを整備するとともに、実験データベースに基づく固気液混相熱流動解析コードの検証を実施し、実機条件に対するコード適用性の向上を図る。
燃料デブリ運動挙動試験については、これまで模擬デブリに特性の同じ単一種類の均質粒子を用いていたが、実機条件の模擬性を向上するため、異なった特性（粒子径、粒子密度）を有する粒子の混合物を用いた試験を実施し、実機条件に近い気相流量において２種混合粒子ベッドの基本的なセルフ・レベリング特性について把握した。この試験結果をもとに、平成25年度までに均質粒子に対する実験データベースとして整備したセルフ・レベリングの発達を予測する実験相関式の適用性を検証するとともに、粒子の球形度やベッド内の空隙率等を合わせて考慮することで混合粒子へ適用可能な相関式としての拡張性について検討した。
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て検証を行うため、大規模計算のための検討を行った。本コードは、流体計算に格子法（多流体モデル）、デブリ粒子運動の計算に粒子法（個別要素法）を用いる格子ー粒子連成計算法に基づいているが、取り扱う粒子数が増えると粒子法計算の負荷が過度に大きくなり、実用的な計算が困難になる。そこで、粒子数の多い大規模計算のため、分散メモリ型並列計算機で標準的に用いられるMPIを用いた並列計算手法によって計算効率向上を図るためのコード整備を行った。
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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
計画通り模擬デブリに混合粒子を用いた燃料ブリ運動挙動試験を実施し、実機模擬性に優れた試験条件下での固体粒子ベッドのセルフ・レベリング挙動について基礎的な試験データを得るとともに、セルフ・レベリングの発達を予測する実験相関式の適用性について知見を得た。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する上で必要となる大規模計算時の計算効率向上を図るためのコード整備を実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
燃料デブリ運動挙動試験については、平成26年度までに実施した試験結果に基づき、模擬デブリとして異なった特性を有する粒子の混合物を用いた実験を試験条件を拡張して引き続き実施し、混合デブリのセルフ・レベリング特性について総合的な知見を得るとともに、実機条件の模擬性に優れた実験データベースとして整備する。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総合的な検証を行う。これにより解析コードの実機条件への適用性向上を図る。
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| Causes of Carryover |
ＪＲのダイヤ改正（３月）に伴う料金変更によって３月の学会参加のために支出予定だった旅費に差額が発生したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
翌年度分として請求した助成金の物品費に合算して使用予定
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Research Products
(7 results)
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[Journal Article] Experimental Study and Empirical Model Development for Self-Leveling Behavior of Debris Bed Using Gas-Injection2014
Author(s)
S. CHENG, H. TAGAMI, H. YAMANO, T. SUZUKI, Y. TOBITA, Y. NAKAMURA, S. TAKETA, S. NISHI, B. ZHANG, T. MATSUMOTO, K. MORITA
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Journal Title
Mechanical Engineering Journal
Volume: 1
Pages: 1-16
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] An Investigation on Debris Bed Self-Leveling Behavior with Non-Spherical Particles2014
Author(s)
S. CHENG, H. TAGAMI, H. YAMANO, T. SUZUKI, Y. TOBITA, S. TAKETA, S. NISHI, S. NISHIKIDO, B. ZHANG, T. MATSUMOTO, K. MORITA
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Journal Title
Journal of Nuclear Science and Technology
Volume: 51
Pages: 1096-1106
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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