地球シミュレータセンター

平成20年度 地球シミュレータ利用報告会

1. プロジェクト名

高速増殖炉燃料集合体サブチャネル内ナトリウム冷却材の直接乱流シミュレーション

Direct numerical simulation of turbulent sodium flows in subchannels of an LMFBR fuel subassembly

2. プロジェクト責任者名

二ノ方 寿

Hisashi Ninokata

3. プロジェクトの目的

高速増殖炉の燃料集合体熱流動設計に必要な熱流動データを大規模シミュレーションによって提供するとともに、将来的には燃料集合体のDesign-by-Analysisを実現する可能性を探る。すなわち従来実験でも取得困難な集合体サブチャネル内のナトリウム単相乱流領域における詳細な流速分布、温度分布、乱流特性を計算のみによって取得し、集合体設計および原子炉安全性評価に必要な乱流熱流動データベースの構築を目的とする。

4. 今年度当初の計画

様々な偏心率の二重円環内流路に対し、低バルクレイノルズ数（Re～6000）から十分発達した乱流とみなせるRe～25,000程度までの流れ場における実験的に測定困難な詳細乱流流速分布、第二種二次流れ分布、壁せん断応力、および各種乱流統計量を求める。また、P/D（P:燃料棒配列ピッチ、D：燃料棒直径）が1.2から1.05程度までの集合体に対し、同様な計算を開始する。

5. 今年度得られた成果、および達成度

成果

偏心アニュラス断面を流れる乱流に対し、主に大渦シミュレーションを適用し、断面内二次流れによる微小渦の輸送と狭隘部における特徴的な局所層流化遷移現象、クロスフローの振動の発現と輸送に関する現象解明などの進展をみた。これらの現象と、狭隘流路で結合された並行矩形流路および原子炉燃料集合体内で予測された現象との間に、明らかな類似性があることがPOD法(Proper Orthogonal Decomposition)法などを通して証明された。

達成度

100%