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Basic/Fundamental Research on Safety Features of Passive Cooling Systems for Reactor Pressure Vessel

反应堆压力容器非能动冷却系统安全特性基础/基础研究

基本信息

批准号：
22K04628
负责人：
高松邦吉
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Japan Atomic Energy Agency
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

(目的)自然循環冷却方式や放射冷却方式を実用化するためには、通常運転時、及びあらゆる自然災害発生時でも、事故時の崩壊熱を受動的に除去できるのか、安全性を評価する必要がある。(評価)冷却方式の構造の違いと外部パラメータが冷却に及ぼす影響を検討した。自然循環冷却方式は、通常運転時、外気と共にダクト内に取り込まれた可燃物が熱交換面で熱せられ、低温発火が発生する。可燃物が取り込まれないよう、ダクトの入口にフィルターを設置しても、ビニール袋1枚がフィルターに吸い付けば、ダクトが詰り、自然循環流量はゼロとなり、熱交換面の温度は急上昇する。自然対流熱伝達率に影響する外部パラメータ数が多いため、自然循環の不安定現象や流体振動等が発生すると、除熱能力が低下する。台風や豪雨等の自然災害発生時、自然循環冷却方式は外気の擾乱の影響を受け易いので、除熱能力が低下する。一方、通常運転時及び自然災害発生時も、放射冷却方式は安全に確実に除熱できること、自然循環冷却方式よりも事故時の安全性を高められることを明らかにした。(解析・実験)実機を等倍縮小したスケールモデル(伝熱試験装置)を用いて実験を行い、実機とスケールモデルのGr数を比較したところ、いずれも乱流であることを確認し、スケールモデルで得られた実験結果は有用であることを確認した。実用高温ガス炉で求められるRPVからの除熱量は3kW/m2である。自然循環冷却方式も約3kW/m2である。放射冷却方式は除熱量3kW/m2を大幅に上回り、除熱量7kW/m2を解析的に達成し、除熱量8.2kW/m2を実験的に達成した。また、実機における熱交換面積の増加は原子炉出力の増加に繋がり、熱交換面積の変化は除熱量のコントロールに繋がる。(まとめ)本冷却設備の成立性を示し、RPV表面から放出される熱を除去可能であることを明らかにした。今後も積極的に外部発表する予定である。

Objective: Natural circulation cooling method and radiation cooling method should be used in normal operation, natural disaster occurrence, accident and thermal shock removal, and safety evaluation. (Review) The structure of cooling mode is in violation of the external environment and the influence of cooling mode is discussed. Natural circulation cooling mode is usually used for heat exchange and low temperature fire generation of combustible materials. Combustible materials are selected from the list of possible sources, and the inlet temperature of the heat exchanger is set to a maximum value. The temperature of the heat exchanger surface rises rapidly. Natural convection heat transfer rate influence, the number of external factors, natural circulation instability, fluid vibration and other factors, heat removal capacity is low Natural circulation cooling method is easy to be affected by external disturbance and heat removal ability is low when natural disasters such as typhoon and heavy rain occur. For example, in normal operation time and natural disaster occurrence time, radiation cooling mode is safe, heat removal is safe, natural circulation cooling mode is safe, and accident safety is high. (Analysis) The machine is equally reduced. The machine is used to compare the number of Gr. When using high temperature furnace, the heat removal capacity is 3kW/m2. Natural circulation cooling method: approx. 3kW/m2. Radiative cooling method: heat removal of 3kW/m2 is greatly increased, heat removal of 7kW/m2 is achieved, and heat removal of 8.2 kW/m2 is achieved. The increase of heat exchange area during operation is related to the increase of furnace output, and the change of heat exchange area is related to the heat removal. (2) The effectiveness of this cooling system is demonstrated by the fact that the surface of the RPV is not emitting heat and the removal of heat is possible. In the future, we will actively promote the development of the external environment.