| 研究課題/領域番号 |
11480120
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
岡 芳明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40011225)
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| 研究分担者 |
向原 民 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (90292763)
越塚 誠一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (80186668)
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| キーワード | 粒子法 / MPS / シミュレーション / シビアアクシデント / 溶融炉心 / MCCI / コリウム / クラスト |
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| 研究概要 |
原子炉の苛酷事故時の溶融炉心のふるまいについては未解明の部分が多く残されている。特に、溶融炉心が格納容器の床に落下した際に生じる溶融炉心とコンクリートの相互作用(MCCI)については、従来の実験的研究では実炉と規模が異なるため、溶融炉心の挙動も異なると考えられている。しかしながら、こうした現象は相変化や化学反応を伴った複雑なものとなり、従来は実験相関式に頼った極めて単純化した解析した行われてこなかった。そこで本研究では基礎方程式に基づいた粒子法のシミュレーションにより、溶融炉心挙動について研究する。
今年度は、液相-固相間の相変化モデルを開発した。本モデルでは、各粒子が固相率を変数として持ち、これがある値以下であれば液相として運動し、そうでなければ固相として運動が止まる。溶融炉心物質であるコリウムは、粘性が固相率の増加に従って指数関数的に上昇することが知られており、本モデルとの対応は良い。また、コードの3次元化についても検討した。
本研究で開発した計算コードを用いて、米国で行われたSWISS-2実験およびMACE-MO実験のシミュレーションを行った。どちらの場合も実炉よりもはるかに小規模である。本計算では実験で見られた現象をよく再現した。特に、溶融炉心の上から水を注入すると、溶融炉心上部に安定なクラストが形成され、これが水のプールによる除熱を阻害する。本シミュレーションで得られた水プールへの熱流束は実験と定量的に良く一致した。
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