燃料棒温度分布シート

「燃料棒温度分布シート」（Table 3.2参照）は、高温ガス炉用燃料温度計算のメインとなるシート であり、本シートにより燃料温度が計算される。燃料カラムグループ毎に燃料温度の計算が実行され るため、燃料カラムグループの数だけシートが存在する。

本シートには、シートの設定、メッシュ情報、燃料棒形状情報、原子炉熱出力・発熱情報、軸方向 出力分布依存性、冷却材炉心出入口温度、冷却材流量配分情報、冷却材温度 Tcool、冷却材物性値情報、

冷却材流動情報、Tbs（黒鉛ブロック冷却孔表面温度）算出用繰り返し計算、Tbs（黒鉛ブロック冷却 孔表面温度）計算用熱伝達率、黒鉛ブロック冷却孔表面温度 Tbs、Tso（黒鉛スリーブ外面温度）仮定 値算出用繰り返し計算、Tso（黒鉛スリーブ外面温度）計算用熱伝達率、黒鉛スリーブ外面温度 Tso、 黒鉛スリーブ熱伝導率情報、黒鉛スリーブ内面温度Tsi、ギャップ情報、ギャップ内Heガス物性値情 報、ギャップ熱伝達率・Tfo（燃料コンパクト外面温度）算出用繰り返し計算、燃料コンパクト外面温 度Tfo、燃料コンパクト内面温度Tfi及び燃料最高温度Tf,maxの入力・設定項目及び計算項目がある。

なお、ユーザーが入力すべきデータは、基本的に別シートでまとめて入力する仕様となっており、

本シートにおける各項目は、セルに埋め込まれた数式に基づき、自動的に読み込まれるか、算出され る。

（１）シートの設定

“シートの設定”では、以下の①及び②に関する設定を、プルダウンリストから選択する。

① 工学的安全係数

“工学的安全係数”では、各部温度計算時に適用する工学的安全係数の種類を選択する（［ラン ダム］、［システマティック］及び［システマティックランダム］から選択可）。

② カラム

“カラム”では、計算対象とする燃料カラムグループを選択する。

（２）メッシュ情報

以下の項目は、「燃料出力密度シート」における“段番号”、“分割番号”、“燃料体（cm）／

分割幅”及び“メッシュ位置（cm）／下端”の入力データに基づき、自動的に入力・設定される。

① 燃料体分割番号

“燃料体分割番号”には、燃料体段毎のメッシュ分割番号（Table 3.2では燃料体（上下端の無燃 料部を除く）当たり12分割）が入力される。

② 分割燃料体高さ（cm）

“分割燃料体高さ（cm）”には、分割した燃料体の高さ（幅）（cm）が入力される。基本的には、

核計算の分割幅と同じとする。

③ 分割燃料体下端位置（高さ、cm）

“分割燃料体下端位置（高さ、cm）”には、分割した燃料体の下端位置（cm）が入力される。

（３）燃料棒形状情報

以下の項目には、「原子炉型式別情報シート」の入力データが自動的に読み込まれる。

① 冷却材流路外径Do（m）

“冷却材流路外径 Do（m）”には、黒鉛ブロック冷却孔の孔径（冷却材流路の外径、m）が入力 される。単位が「m」であることに注意する（他の入力値の単位は、基本的に「cm」としてい る。）。

② 冷却材流路内径Di（m）

“冷却材流路内径 Di（m）”には、黒鉛スリーブの外径（冷却材流路の内径、m）が入力される。

単位が「m」であることに注意する（他の入力値の単位は、基本的に「cm」としている。）。

③ 黒鉛スリーブ外半径（cm）

“黒鉛スリーブ外半径（cm）”には、黒鉛スリーブの外半径（冷却材流路の内半径、cm）が入 力される。

④ 黒鉛スリーブ内半径（cm）

“黒鉛スリーブ内半径（cm）”には、黒鉛スリーブの内半径（cm）が入力される。

⑤ 燃料コンパクト外面－黒鉛スリーブ内面間初期ギャップ幅（cm）

“燃料コンパクト外面－黒鉛スリーブ内面間初期ギャップ幅（cm）”には、燃料コンパクト外 面－黒鉛スリーブ内面間の初期ギャップ幅（cm）が入力される。

⑥ 燃料コンパクト外半径（cm）

“燃料コンパクト外半径（cm）”には、燃料コンパクト外半径（cm）が入力される。

⑦ 燃料コンパクト内半径（cm）

“燃料コンパクト内半径（cm）”には、燃料コンパクト内半径（cm）が入力される。

（４）原子炉熱出力・発熱情報

① 熱出力（W）

“熱出力（W）”には、「原子炉型式別情報シート」の入力データが自動的に読み込まれる。

② 炉心平均出力密度（W/cm³）（制御棒案内カラム含）

“炉心平均出力密度（W/cm³）（制御棒案内カラム含）”では、基準とする炉心燃料領域の体積 に制御棒案内カラムの体積を含めた炉心平均出力密度（W/cm³）が自動的に算出される。計算式は、

次のとおりである。

（４）① 炉心平均出力密度

制御棒案内カラムを含む炉心燃料領域の体積 （3.2）

③ 炉心平均出力密度（W/cm³）（制御棒案内カラム除）

“炉心平均出力密度（W/cm³）（制御棒案内カラム除）”では、基準とする炉心燃料領域の体積 から制御棒案内カラムの体積を除いた炉心平均出力密度（W/cm³）が自動的に算出される。計算式 は、次のとおりである。

（４）① 炉心平均出力密度

制御棒案内カラムを除く炉心燃料領域の体積 （3.3）

④ 燃料体（分割）出力密度（W/cm³）（核計算の結果より）

“燃料体（分割）出力密度（W/cm³）（核計算の結果より）”には、核計算で得られた該当カラ ムグループの出力密度（W/cm³）が、「燃料出力密度シート」から自動的に読み込まれる。

⑤ 燃料体（分割）出力密度（W/cm³）（非均質効果×燃料コンパクト発熱割合）

“燃料体（分割）出力密度（W/cm³）（非均質効果×燃料コンパクト発熱割合）”は、④で得ら れた出力密度に、「非均質効果・発熱割合シート」で入力したデータ（非均質効果1.07×燃料コン パクト発熱割合 0.9405）を掛けることで自動的に算出される。ここで、燃料コンパクト発熱割合

0.9405は、（燃料領域発熱割合0.99×燃料領域発熱割合中の燃料コンパクト発熱割合0.95）から導

出される。なお、非均質効果を考慮しない場合、非均質効果1.07→1となる。

⑥ 燃料体（分割）出力密度（W/cm³）（非均質効果×燃料領域発熱割合）

“燃料体（分割）出力密度（W/cm³）（非均質効果×燃料領域発熱割合）”は、④で得られた出 力密度に、「非均質効果・発熱割合シート」で入力したデータ（非均質効果1.07×燃料領域発熱割 合 0.99）を掛けることで自動的に算出される。なお、非均質効果を考慮しない場合、非均質効果 1.07→1となる。

⑦ 燃料体（分割）発熱量（W）（燃料チャンネル当り）（非均質効果×燃料コンパクト発熱割合）

“燃料体（分割）発熱量（W）（燃料チャンネル当り）（非均質効果×燃料コンパクト発熱割 合）”は、⑤で得られた出力密度に、該当メッシュの体積（cm³）を掛け、1 燃料体当たりの燃料 棒数で割ることで自動的に算出される。計算式は、次のとおりである。

（４）⑤ 燃料体１メッシュ当たりの体積 燃料体発熱量

１燃料体当たりの燃料棒数（１燃料体当たりの流路数） （3.4） なお、１燃料体当たりの燃料棒数は、「原子炉型式別情報シート」の“冷却材／１燃料体当たりの 流路数”で入力・設定された値が自動的に読み込まれる。

⑧ 燃料体（分割）発熱量（W）（燃料チャンネル当り）（非均質効果×燃料領域発熱割合）

“燃料体（分割）発熱量（W）（燃料チャンネル当り）（非均質効果×燃料領域発熱割合）”は、

⑥で得られた出力密度（W/cm³）に、該当メッシュの体積（cm³）を掛け、1 燃料体当たりの燃料 棒数で割ることで自動的に算出される。計算式は、次のとおりである。

（４）⑥ 燃料体１メッシュ当たりの体積 燃料体発熱量

１燃料体当たりの燃料棒数（１燃料体当たりの流路数） （3.5） なお、１燃料体当たりの燃料棒数は、「原子炉型式別情報シート」の“冷却材・１燃料体当たりの 流路数”で入力・設定したデータが、自動的に読み込まれる。

⑨ 燃料体（分割）線出力（W/cm）（非均質効果×燃料コンパクト発熱割合）

“燃料体（分割）線出力（W/cm）（非均質効果×燃料コンパクト発熱割合）”は、⑦で得られ た燃料体発熱量に、１メッシュ当たりの燃料体高さ（cm）を掛けることで自動的に算出される。

計算式は、次のとおりである。

（４）⑦ 燃料体線出力

１メッシュ当たりの燃料体高さ （3.6）

（５）軸方向出力分布依存性

① 冷却材温度差上昇ランダム因子軸方向出力分布依存性補正係数

“冷却材温度差上昇ランダム因子軸方向出力分布依存性補正係数”では、工学的安全係数のランダ ム因子の内、燃料核直径、燃料核密度、濃縮度及びウラン量の冷却材温度差上昇因子に対して、式

（2.31）に基づき、次式を用いて補正係数Jが自動的に算出される。

i2

i

J q

q （3.7）

ここで、qi：軸方向メッシュ位置（燃料体分割位置）iにおける発熱量（W）（（４）⑧）である。

② 冷却材温度差上昇ランダム因子計算用Work

“冷却材温度差上昇ランダム因子計算用 Work”では、工学的安全係数のランダム因子の内、燃料 核直径、燃料核密度、濃縮度及びウラン量の冷却材温度差上昇因子に対して①で求められた補正係数 が掛けられ、補正された「1＋ランダム成分」（式（2.4）参照）が自動的に算出される。ランダム 温度またはシステマティックランダム温度を算出する場合、この補正された「1＋ランダム成分」

を使用する。

（６）冷却材炉心出入口温度

① 冷却材炉心入口温度（˚C）

② 冷却材炉心出口温度（˚C）

“冷却材炉心入口温度（˚C）”及び“冷却材炉心出口温度（˚C）”には、「原子炉型式別情報シ ート」の“冷却材／炉心入口温度（˚C）、炉心出口温度（˚C）”で入力・設定したデータが自動的 に読み込まれる。

（７）冷却材流量配分情報

① 冷却材流量（kg/s）

“冷却材流量（kg/s）”は、次式により自動的に算出される。

1,000 VCS

（４）①

冷却材流量 除熱量割合

（９）③ （６）② （６）① （3.8） ここで、“VCS（Vessel Cooling System：炉容器冷却設備）除熱量割合”には、「原子炉型式別情 報シート」で入力・設定したデータが自動的に読み込まれる。

② 燃料冷却材流路流量配分（炉心有効流量割合，FLOWNETの計算結果より）

“燃料冷却材流路流量配分（炉心有効流量割合，FLOWNETの計算結果より）”には、「原子炉 型式別情報シート」の“冷却材／炉心有効流量割合”で入力・設定したデータが自動的に読み込ま れる。このデータを計算で使用する場合、（①冷却材流量×②炉心有効流量割合）が炉心有効流量 となり、③燃料冷却材流路（チャンネル）数で割った１チャンネル当たりの流量が温度計算で使用 される。

③ 燃料冷却材流路（チャンネル）数

“燃料冷却材流路（チャンネル）数”には、「原子炉型式別情報シート」の“冷却材／全流路 数”で入力・設定した値が自動的に読み込まれる。

④ 燃料冷却材流路（チャンネル）当りの流量（kg/s）（FLOWNETの計算結果より）

“燃料冷却材流路（チャンネル）当りの流量（kg/s）（FLOWNET の計算結果より）”には、

「原子炉型式別流量配分シート」の“段別流量（kg/s）”で入力・設定した値が自動的に読み込ま れる。この流量には、式（2.32）で定義される流量再配分割合が考慮されている。

なお、「原子炉型式別流量配分シート」“段別流量（kg/s）”に、炉内冷却材流量配分解析により 得られたデータを入力せず、空欄や“Auto”等と入力した場合には、自動的に②及び③から簡易的に 求められた燃料冷却材流路当たりの流量が温度計算で使用される。

（８）冷却材温度Tcool

① 燃料体（分割）入口冷却材温度（˚C）

“燃料体（分割）入口冷却材温度（˚C）”には、燃料体メッシュの入口冷却材温度が指定され、

②で算出された温度が、次のメッシュの入口冷却材温度として自動的に入力・設定される。なお、

炉心入口に当たる燃料体分割位置（Table 3.1では燃料体分割番号 1-1）の場合、工学的安全係数に 基づき、（６）①＋20˚C（HTR50S）または（６）①＋14˚C（HTTR）となる。

② 燃料体（分割）出口冷却材温度Tcool（˚C）（非均質効果×燃料領域発熱割合）

“燃料体（分割）出口冷却材温度 Tcool（˚C）（非均質効果×燃料領域発熱割合）”は、式

（2.30）に基づき、次式により自動的に算出される。

1,000

Tcool （４）⑧

（８）①

（７）④ （９）③ （3.9）

ここで求められた温度が、次のメッシュの入口温度となる。