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方法或辐射冷却方法置于实际用途中，有必要评估安全性，以确定即使在正常操作和任何自然灾难中，在事故中也可以在事故中被动地消除崩溃的热量。 （评估）我们研究了冷却系统结构的差异以及外部参数对冷却的影响。在天然循环冷却系统中，在正常运行期间，将可燃材料与外部空气一起通过热交换表面加热，从而导致低温点火。即使在管道的入口上安装了过滤器，以防止将可燃材料吸入，如果将一个塑料袋吸入过滤器中，管道也会堵塞，自然循环流速将为零，并且热交换表面的温度将急剧上升。因为有许多外部参数会影响自然对流传热率，因此，如果发生不稳定的自然循环现象或流体振动，则去除热能能力会降低。当发生台风或大雨等自然灾害时，自然循环冷却方法容易受到外部空气干扰的影响，从而导致去除能力的降低。另一方面，据透露，即使在正常运行期间以及自然灾害发生时，辐射冷却方法也可以安全可靠地去除热量，并且在事故发生时，它可以提高安全性，而不是自然循环冷却方法。 （分析/实验）实验是使用尺度模型（传热测试设备）进行的，该模型（传热测试设备）的大小相等倍倍，并且当比较实际机器的GR数量和比例模型时，证实两者都是湍流，并且使用量表模型获得的实验结果是有用的。实用高温燃气炉中所需的RPV的热量量为3kW/m2。自然循环冷却方法也约为3kW/m2。辐射冷却方法显着超过了3kW/m2的热去除速率，并在分析上达到了7kW/m2的热去除速率，并且在实验上达到了8.2kW/m2的热去除速率。此外，实际机器中的热交换区的增加导致反应堆输出增加，而热交换区域的变化导致控制了去除的热量。 （摘要）已经证明了这种冷却设施的建立，并且已经揭示了可以去除从RPV表面释放的热量。从现在开始，我们计划继续进行积极的公告。

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