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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04628/
• 关键词: 安全工学; 原子力工学; 格納容器; 受動的安全性; ふく射; 対流; 高温ガス炉; 新型炉; 熱工学

(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。

（目的）为了将自然循环冷却系统和辐射冷却系统投入实际使用，有必要评估它们的安全性，看看它们是否能够在事故期间，无论是在正常运行期间还是在发生自然灾害时，被动地排除衰变热。是。 （评估）我们研究了不同冷却系统结构和外部参数对冷却的影响。在自然循环冷却系统中，正常运行时，随外界空气一起进入管道的可燃物在换热面上受热，引起低温着火。即使在管道入口处安装过滤器以防止可燃物进入，但如果单个塑料袋粘在过滤器上，管道就会被堵塞，自然循环流量将降至零，温度也会下降。换热面处会急剧上升。由于影响自然对流换热系数的外部参数较多，当出现不稳定的自然循环现象或流体振动时，排热能力下降。当发生台风、大雨等自然灾害时，自然循环冷却系统容易受到外界空气的干扰，导致排热能力下降。另一方面，研究表明，无论是在正常运行期间还是在发生自然灾害时，辐射冷却方法都可以安全可靠地排除热量，并且与自然循环冷却方法相比，在发生事故时可以提高安全性。 （分析/实验） 我们使用缩小到与实际机器相同尺寸的比例模型（传热测试设备）进行了实验，并比较了实际机器和比例模型的 Gr 数，我们确认了两者。为湍流，并且该模型获得的实验结果被证实是有用的。实际高温煤气发生炉所需的RPV排热量为3kW/m2。自然循环冷却方式也约为3kW/m2。辐射冷却方法显着超过3kW/m2的排热率，解析实现7kW/m2的排热率，实验实现8.2kW/m2的排热率。此外，实际装置中热交换面积的增加将导致反应器输出的增加，并且热交换面积的变化将导致对排出热量的控制。 （总结）我们论证了这种冷却设备的可行性，并阐明可以去除RPV表面释放的热量。我们计划继续积极对外发布公告。

项目成果

Comparison on safety features among HTGR’s Reactor Cavity Cooling Systems (RCCSs)

HTGR反应堆腔冷却系统（RCCS）安全特性比较

• 发表时间: 2023
• 作者: Takamatsu Kuniyoshi;Funatani Shumpei
• 通讯作者: Funatani Shumpei

輻射を利用した原子力キャビティ冷却システムの伝熱特性に関する研究

核腔辐射冷却系统传热特性研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 坂野雅樹;舩谷俊平;高松邦吉
• 通讯作者: 高松邦吉