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Experimental study on heat removal performance of a new Reactor Cavity Cooling System (RCCS)

新しい原子炉圧力容器の冷却システム(RCCS)の除熱性能に関する実験的研究

細見 成祐*; 明石 知泰*; 松元 達也*; Liu, W.*; 守田 幸路*; 高松 邦吉

Hosomi, Seisuke*; Akashi, Tomoyasu*; Matsumoto, Tatsuya*; Liu, W.*; Morita, Koji*; Takamatsu, Kuniyoshi

受動的安全性を備えた新しい炉容器冷却システム(RCCS)を提案する。RCCSは連続した2つの閉じた領域から構成される。1つは原子炉圧力容器(RPV)を囲む領域、もう1つは大気と熱交換をする冷却領域である。新しいRCCSはRPVから発生した熱を輻射や自然対流によって除去する。最終的なヒートシンクは大気であるため、電気的または機械的に駆動する機器は不要である。RCCSの性能を理解するためにスケールモデルを使用して実験を開始した。ヒーター壁と冷却壁に異なる放射率を設定し、3つの実験を実施した。ヒーターから放出された総熱出力および壁面温度分布に関するデータが得られた。モンテカルロ法を使ってヒーターから放出された総熱出力に対する放射の寄与を評価した。ヒーター壁を黒く塗った場合、総熱出力に対する放射の寄与は約60%まで増加できた。つまり、実機においてRPVの壁面の放射率を高くすることは有効である。同時に、冷却領域の壁面の放射率も高くすれば、大気への放射を増加できるだけでなく、RCCS内の対流熱伝達も促進できることがわかった。

A new RCCS with passive safety features consists of two continuous closed regions. One is a region surrounding RPV. The other is a cooling region with heat transferred to the ambient air. The new RCCS needs no electrical or mechanical driving devices. We started experiment research with using a scaled-down test section. Three experimental cases under different emissivity conditions were performed. We used Monte Carlo method to evaluate the contribution of radiation to the total heat released from the heater. As a result, after the heater wall was painted black, the contribution of radiation to the total heat could be increased to about 60%. A high emissivity of RPV surface is very effective to remove more heat from the reactor. A high emissivity of the cooling part wall is also effective because it not only increases the radiation emitted to the ambient air, but also may increase the temperature difference among the walls and enhance the convection heat transfer in the RCCS.

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