Computational Scientific Study on Mechanism of Multiphase Thermal-Hydraulic Phenomena Related to IVR in Core Disruptive Accidents

堆芯破坏性事故中与IVR相关的多相热工水力现象机理的计算科学研究

基本信息

批准号：
21K04944
负责人：
守田幸路
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04944/
关键词：
計算科学炉心損傷事故粒子法多相流伝熱流動高速炉 IVR

项目摘要

本研究では、高速炉の炉心損傷事故時の溶融燃料の原子炉内保持(IVR:In-Vessel Retention)を達成する上で重要な熱流動現象を解明するため、多成分多相流の伝熱・流動・相変化挙動等を精度よく解析できる計算科学的手法(粒子法)を用いた解析的研究を実施する。これまで実施された原子炉安全性試験におけるIVRの達成に関わる重要な支配現象を対象とした解析評価を行い、当該現象に介在する多成分多相流の伝熱流動挙動の機構を解明する。これにより、炉心損傷事故評価の信頼度を向上し、IVRを基本とする高速炉の安全論理の構築に資する。令和4年度は、令和3年度に開発した3次元基本コードを用いて、解析対象として選定したEAGLE ID1試験の3次元解析を実施し、燃料ピン束の崩壊から燃料・スティールが混合したプールの形成によるスティール構造壁の熱伝達までの一連の挙動をシミュレーションした。その結果、構造壁の破損要因と推定される構造壁への高熱流束を生じさせる物理的なメカニズムが、溶融スティールを介した核発熱を伴う燃料からの熱伝達であることを裏付ける結果を得た。さらに、IVR達成のために重要な支配現象として、炉心から流出した高温のジェット状溶融炉心物質が炉内構造物(プレート)に直接衝突するジェット・インピンジメント挙動を対象とした粒子法シミュレーションを実施し、プレートの浸食挙動に影響を与える溶融プール形成やクラスト形成挙動について、既知の実験的知見と比較することで、本解析手法の適用性について検証した。

在这项研究中，为了澄清热流现象，这对于在快速反应器中发生核心损伤事故的情况下，使用计算科学方法（粒子方法）可以准确地分析热传递，流动性和相位变化多层多层的多层层的多型多层流量的分析方法，这对于实现熔融燃料内部保留率（IVR）很重要。我们将对与目前进行的反应堆安全测试中的IVR相关的重要主要现象进行分析评估，并阐明该现象中介入的多组分多相量流的传热流动行为的机制。这将提高核心损害事故评估的可靠性，并有助于基于IVR的快速反应堆的安全逻辑的构建。在2022年，我们使用2021年开发的3D基本代码选择了Eagle ID1测试的3D分析，并从2021年开发了3D基本代码，并通过燃油销束的塌陷到形成燃料和钢的形成中，将燃料和钢的形成中的一系列行为进行了混合，以在钢结构壁上进行热传递。结果证实，导致高热通量到结构壁的物理机制，这大概是结构壁破裂的原因，是通过熔融钢从燃料中从燃料中进行热传递。此外，作为实现IVR的重要主要现象，我们对射流撞击行为进行了粒子方法模拟，在这种行为中，从核心流出的高温喷射样熔融核心材料直接影响内部炉的结构（板块），并比较了熔体形成和甲壳形成的行为，从而影响了该板的应用程序，并与已知的实验相比，并将其与已知的构图相比。