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Numerical modeling of radiation heat transfer under sodium spray combustion in sodium-cooled fast reactors

ナトリウム冷却高速炉におけるナトリウムスプレイ燃焼時のふく射熱移行のモデル化

青柳 光裕; 高田 孝; 大野 修司; 宇埜 正美*

Aoyagi, Mitsuhiro; Takata, Takashi; Ohno, Shuji; Uno, Masayoshi*

ナトリウムの漏えい燃焼はナトリウム冷却高速炉における懸念事項の一つである。その際、ふく射は主要な熱移行形態であり、本研究では燃焼液滴からのふく射熱移行をモデル化する。液滴表面での放射および吸収、散乱を考慮して、ふく射の壁面境界と同様な定式化によってモデル化を行う。開発したモデルの確認として、単純体系での検証解析や上向きスプレイ燃焼試験のベンチマーク解析を実施する。その結果、従来のモデルで生じていたガス温度や圧力の過大評価が低減されることが確認された。

Heat radiation is one of dominant heat transfer process during a sodium fire event which is a concern in sodium-cooled fast reactor plants. This study aims to model radiation heat transfer from combusting droplets. Radiation energy transport on the combustion flame surface around a sodium droplet is formulated considering emission, absorption and scattering through a similar approach to the formulation of the wall boundary condition. The improved model is tested trough a simple verification analysis and a benchmark analysis on an upward sodium spray combustion experiment. As the result, overestimation of atmospheric temperature and pressure is mitigated by the improved model due to increase in heat transfer to structure.

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