| 研究課題/領域番号 |
18K05000
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
高松 邦吉 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 高速炉・新型炉研究開発部門 大洗研究所 高温ガス炉研究開発センター, 研究副主幹 (70414547)
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| 研究分担者 |
守田 幸路 九州大学, 工学研究院, 教授 (40311849)
劉 維 九州大学, 工学研究院, 准教授 (70446417)
松元 達也 九州大学, 工学研究院, 助教 (90325514)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 格納容器 / 冷却設備 / 受動的安全性 / 輻射 / 自然対流 / 高温ガス炉 / HTGR / 新型炉 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、動的機器及び非常用電源等を必要とせず、ヒートシンクを喪失することもなく、通常運転時の放熱を最小限にして、事故時の崩壊熱を受動的に除去できる新しい冷却設備を提案する。
令和2年度、2種類の受動的安全性を持つ冷却設備、(a)放射冷却を用いた冷却設備、(b)外気を取り込み、煙突効果により自然循環を促進させた冷却設備を比較した。受動的安全性の大小関係は、熱伝導>輻射>自然対流（自然循環）の順であるため、(a)は(b)より受動的安全性が高くなることがわかった。
次に(a)及び(b)が満足すべき条件を検討した。可動部を含まないこと。完全に受動的であること。人為的な操作、能動的な機構、電力を使用しないことである。さらに(b)のみが満足すべき条件を検討した。特に低出力時及び崩壊熱除去時は、煙突内の上昇流が小さくなり、逆流及び流れの停滞が発生しやすいため、煙突内の逆流及び流れの停滞を防ぐこと。自然対流（自然循環）の不安定現象の発生を防ぐこと。乱流から層流への熱伝達率の低下を防ぐこと。摩擦損失をできるだけ小さくし、自然循環を阻害させないことである。
ここで自然災害として、強風（台風）の発生を予見（想定）すると、(b)の煙突内に逆流が発生し、自然循環（自然対流）の不安定現象が発生する可能性がある。その対策として煙突キャップが提案されているが、回転羽根等の能動的で機械的な動きで、煙突内の逆流を防ぐ方法を採用しており、完全に受動的であることや可動部を含まないの条件を満足していない。仮に条件を満足する煙突キャップが存在する場合、原子炉システムの受動的安全性は、煙突キャップの性能に依存することとなる。
このように設計基準の強風（台風）の発生を検討した結果、(b)は原子炉の受動的安全性を確実に担保できるとは言い難い。一方、(a)は(b)で危惧される上記の問題点を考慮する必要がないことを明らかにした。
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| 備考 |
2020年度 一般社団法人 日本機械学会 関東支部 茨城ブロック 技術賞を受賞した。
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