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本節では、燃料温度計算ファイルによる計算手順を説明する。

(1)単一サイクルで単一燃焼日数を計算する場合

① コアバーンコンバータ出力ファイル(Corebn_Postscriptor_csv_to_excel により、1つのファイル にまとめたもの)及びサイクル別・燃焼日数毎に燃料温度計算ファイルを用意し、指定の場所 に保存する(3.1節(1)参照)。

② これまでの説明に基づき、必要なデータを「燃料温度計算ファイル」の各シートに入力する。

③「燃料出力密度シート」の“Model Information/計算種類”、“Input”及び“Calculation

Information/ギャップ計算方法、非均質効果・発熱割合、黒鉛熱伝導率”の設定を行う。

④「燃料出力密度シート」の“Calculation Information”【Calculate】ボタンをクリックすることで、

計算が開始される。

⑤ 計算が終了すると、“Calculation Information/計算時間”に計算に要した時間が表示され、「燃 料棒温度分布シート」等に計算結果が表示される。

⑥ サイクル別・燃焼日数毎に、②~⑤の操作を繰り返す。

⑦ サイクル別・燃焼日数毎に計算した結果を集計する場合は、「燃料温度計算結果集計ファイ ル」の“Input Directly”、“Output File”及び“Output File Config”を選択・設定し、【集計】

ボタンをクリックすることで、指定した“Output File”に“Input Directly”に保存された計算結 果ファイルを集計したシートが作成・保存される。

(2)複数サイクル・複数燃焼日数を自動で連続的に計算する場合

複数サイクル・複数燃焼日数を計算する場合には、「燃料温度連続計算ファイル」を用いて複数サ イクル・複数燃焼日数を自動で連続的に計算できるこちらの手順が、実用上便利である。

① コアバーンコンバータ出力ファイル(Corebn_Postscriptor_csv_to_excel により、1つのファイル にまとめたもの)及び燃料温度計算ファイル(必要なデータが入力されているもの)を用意し、

指定の場所に保存する(3.1節(1)参照)。

② これまでの説明に基づき、必要なデータを「燃料温度計算ファイル」の各シートに入力する。

③「燃料温度連続計算ファイル」の“Input File”、“Output Folder”、“Calculation Config/計算種 類、原子炉、燃料、ギャップ計算方法、非均質効果・発熱割合、黒鉛熱伝導率、出力密度及び 照射量”の設定を行う。

④「燃料温度連続計算ファイル」の【Calculate】ボタンをクリックすることで、計算が開始される。

⑤ 計算が終了すると、指定した“Output Folder”に計算結果ファイルが、サイクル別・燃焼日数毎 に作成・保存されると共に、これら複数の計算結果ファイルを集計したファイルも作成・保存 される(「燃料温度計算結果集計ファイル」は、自動的に実行される。)。

Fig. 3.1に、複数サイクル・複数燃焼日数を自動で連続的に計算する場合の計算の流れを示す。

Table3.1「燃料出力密度シート」の構成(シートの1部を抜粋) F-1F-2F-3aF-3bF-4 F-1F-2F-3aF-3bF-4F-1F-2F-3aF-3bF-4F-1F-2F-3aF-3bF-4 10.01870.01920.01820.01820.0183346.0344.21.8345.1146.37665.03796.42535.01436.74054.0717E+193.7898E+193.8336E+192.6704E+192.7977E+19 20.01870.01920.01820.01820.0183344.2339.25.0341.7156.32675.23096.36195.23686.47024.9525E+194.6018E+194.6748E+193.2748E+193.4848E+19 30.01870.01920.01820.01820.0183339.2334.25.0336.7166.59645.67796.66275.74666.54115.9351E+195.5154E+195.5984E+193.9346E+194.1589E+19 40.01870.01920.01820.01820.0183334.2329.25.0331.7176.99766.16107.10006.29566.80046.7263E+196.2611E+196.3385E+194.4723E+194.6576E+19 50.01870.01920.01820.01820.0183329.2324.25.0326.7187.44286.63577.57686.83507.13807.3819E+196.8860E+196.9537E+194.9266E+195.0545E+19 60.01870.01920.01820.01820.0183324.2319.25.0321.7197.88757.08248.04857.34497.50117.9276E+197.4099E+197.4700E+195.3141E+195.3830E+19 70.01870.01920.01820.01820.0183319.2314.25.0316.7208.30687.49068.49207.81667.86198.3719E+197.8389E+197.8956E+195.6404E+195.6554E+19 80.01870.01920.01820.01820.0183314.2309.25.0311.7218.68637.85528.89548.24748.20678.7121E+198.1704E+198.2282E+195.9035E+195.8712E+19 90.01870.01920.01820.01820.0183309.2304.25.0306.7229.01958.17599.25488.64058.53298.9362E+198.3931E+198.4559E+196.0936E+196.0198E+19 100.01870.01920.01820.01820.0183304.2299.25.0301.7239.30608.45769.57399.00788.85049.0226E+198.4885E+198.5568E+196.1934E+196.0789E+19 110.01870.01920.01820.01820.0183299.2294.25.0296.7249.55688.71799.87169.38249.19108.9346E+198.4239E+198.4916E+196.1652E+196.0064E+19 120.01870.01920.01820.01820.0183294.2291.42.8292.8259.76078.949610.14319.76219.54778.6728E+198.1972E+198.2465E+195.9752E+195.7791E+19

1 W/cm3n/cm2

50MW30 kg/s)cm(cm) Model Information HTR50S HTTR HTR50S HTTR 50MW 5 Layer(6 Region12 Import Information Cycle1F-3b$P$6:$P$77 30 F-3b 2-12 1462 Calculation Information 64

Calculate

Input : %AppPath%\Input\HTR50S_case01j40xr2r2.xlsGet Sheet cycle1_pow_max_30dImport

Table 3.2 「燃料棒温度分布シート」の構成(シートの1部を抜粋)

7 最高温度: 1462 2-12

F-3b F 出力密度列:P 照射量列: U

シートの設定(下線のセルは変更しないでください)

工学的安全係数 システマティックランダム

カ ラ ム 流路当りの流量列:

項 目

燃料体分割番号 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5

分割燃料体高さ(cm) 1.8 5.0 5.0 5.0 5.0

分割燃料体下端位置(高さ、cm) 344.2 339.2 334.2 329.2 324.2

冷却材流路外径Do(m 0.041 0.041 0.041 0.041 0.041

冷却材流路内径Di(m 0.034 0.034 0.034 0.034 0.034

黒鉛スリーブ外半径(cm) 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7

黒鉛スリーブ内半径(cm) 1.31250 1.31250 1.31250 1.31250 1.31250

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) 0.0125 0.0125 0.0125 0.0125 0.0125

燃料コンパクト外半径(cm) 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3

燃料コンパクト内半径(cm) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

熱出力(W) 5.0E+07 5.0E+07 5.0E+07 5.0E+07 5.0E+07

炉心平均出力密度(W/cm3)(制御棒案内カラム含) 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5

炉心平均出力密度(W/cm3)(制御棒案内カラム除) 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3

燃料体(分割)出力密度(W/cm3)(核計算の結果より) 5.0143 5.2368 5.7466 6.2956 6.8350 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) 5.0461 5.2700 5.7830 6.3355 6.8783 燃料体(分割)出力密度(W/cm3)(非均質効果×燃料領域発熱割合) 5.3117 5.5474 6.0874 6.6690 7.2403 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) 308.9 896.2 983.4 1077.4 1169.7 燃料体(分割)発熱量(W)(燃料チャンネル当り)(非均質効果×燃料領域発熱割合) 325.2 943.4 1035.2 1134.1 1231.3 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) 172 179 197 215 234 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 1 0.7865994 0.6241214 0.5326755 0.4726162

冷却材温度差上昇ランダム因子計算用 Work 1.0602578 1.053462 1.0489241 1.0466813 1.0453515

冷却材炉心入口温度(℃) 325 325 325 325 325

冷却材炉心出口温度(℃) 750 750 750 750 750

冷却材流量(kg/s) 22.4 22.4 22.4 22.4 22.4

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) 0.87 0.87 0.87 0.87 0.87

燃料冷却材流路(チャンネル)数 990 990 990 990 990

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) 0.0182 0.0182 0.0182 0.0182 0.0182

燃料体(分割)入口冷却材温度(℃) 345 348 358 369 381

燃料体(分割)出口冷却材温度Tcool(℃)(非均質効果×燃料領域発熱割合) 348 358 369 381 394 燃料体(分割)出口冷却材温度Tcool(K)(非均質効果×燃料領域発熱割合) 622 632 642 654 667

システマティックランダム燃料体出口冷却材温度Tcool(℃) 349 360 372 385 400

冷却材バルク温度Tcool,b(℃) 347 353 364 375 388

冷却材バルク温度Tcool,b(K) 620 627 637 648 661

冷却材圧力(MPa) 4 4 4 4 4

冷却材密度(kg/m3 3.1 3.0 3.0 2.9 2.9

冷却材定圧比熱(kJ/(kg・K)) 5.192 5.192 5.192 5.192 5.192

冷却材熱伝導率(W/(m・K)) 0.259 0.262 0.266 0.269 0.273

冷却材粘性係数(Pa・s) 3.230E-05 3.265E-05 3.303E-05 3.345E-05 3.390E-05 冷却材Pr数 6.463E-01 6.459E-01 6.455E-01 6.451E-01 6.447E-01

冷却材流速(m/s) 14.4 14.6 14.9 15.1 15.4

冷却材Re数 9.584E+03 9.481E+03 9.372E+03 9.255E+03 9.133E+03 圧力損失⊿P(Pa) 1.56E+03 1.69E+03 1.84E+03 1.98E+03 2.13E+03

黒鉛ブロック冷却孔表面温度Tbs(K) 624 635 648 662 678

黒鉛スリーブ外面-黒鉛ブロック冷却孔表面間放射伝熱量Qr(W) 20.5221 63 76 92 110

黒鉛スリーブ外面-冷却材間自然対流伝熱量Qc(W) 305 880 959 1042 1122

Qt-(Qr+Qc) (W) 0 0 0 0 0

黒鉛ブロック冷却孔表面-冷却材間Nu数 26.46 26.21 25.92 25.61 25.28

黒鉛ブロック冷却孔表面-冷却材間熱伝達率(W/(cm2・K)) 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10

黒鉛ブロック冷却孔表面温度Tbs(℃) 351 362 375 389 405

システマティックランダム黒鉛ブロック冷却孔表面温度Tbs(℃) 352 364 378 394 412

黒鉛スリーブ外面温度Tso仮定値(K) 808 826 858 892 927

黒鉛スリーブ外面温度Tso仮定値差(計算用 Work) 0 0 (0) (0) (0)

黒鉛スリーブ外面温度Tso仮定値(℃) 535 553 585 619 654

黒鉛スリーブ外面-冷却材間Nu数 23.3 23.0 22.5 22.1 21.6

黒鉛スリーブ外面-冷却材間熱伝達率(W/(cm2・K)) 0.09 0.09 0.09 0.08 0.08

黒鉛スリーブ外面温度Tso(℃) 532 550 579 611 643

システマティックランダム黒鉛スリーブ外面温度Tso(℃) 562 581 615 652 688

黒鉛(IG-110)熱伝導率(W/(cm・K)) 0.70 0.69 0.67 0.65 0.63

Ku(T) 1.52 1.51 1.49 1.47 1.45

Kb'(T) 34.41 34.61 34.93 35.21 35.45

Kd'(T) 3.86 3.87 3.89 3.90 3.91

Ki(RT) 0.273096 0.269633 0.268012 0.268000 0.268639

照射を考慮した黒鉛(IG-110)熱伝導率(W/(cm・K)) 0.5265 0.5144 0.4992 0.4856 0.4733

黒鉛スリーブ内面温度Tsi(℃) 546 564 596 630 664

システマティックランダム黒鉛スリーブ内面温度Tsi(℃) 577 597 633 672 711

照射量(×1020 n/cm2)(核計算の結果より) 0.2670 0.3275 0.3935 0.4472 0.4927

ギャップ幅(cm) 0.01623 0.01635 0.01647 0.01658 0.01666

ギャップヘリウムガス平均温度(K) 868.4 888.4 923.6 961.3 998.9

ギャップヘリウムガス密度(kg/m3 2.2 2.2 2.1 2.0 1.9

ギャップヘリウムガス熱伝導率(W/(m・K)) 0.328 0.333 0.342 0.351 0.360 ギャップヘリウムガス熱伝導率(W/(cm・K)) 0.00328 0.00333 0.00342 0.00351 0.00360 ギャップ等価熱伝達率(燃料コンパクト外面温度Tfo計算用) 0.2121 0.2144 0.2195 0.2252 0.2310 ギャップ等価熱伝達率(W/cm^2・K) 0.2121 0.2144 0.2195 0.2252 0.2310 ギャップ等価熱伝達率差(計算用 Work) (0.0000) (0.0000) (0.0000) (0.0000) (0.0000)

燃料コンパクト外面温度Tfo(℃) 644.7 666.4 705.3 746.7 787.7

システマティックランダム燃料コンパクト外面温度Tfo(℃) 741 767 815 866 916

燃料コンパクト熱伝導率(W/(cm・K)) 0.1256 0.1256 0.1256 0.1256 0.1256

燃料コンパクト内面温度Tfi(℃) 717 742 789 838 887

ノミナル燃料最高温度Tfi(℃) 717 742 789 838 887

システマティックランダム燃料最高温度Tf,max(℃) 822 852 908 968 1027

燃料コンパクト 内面温度Tfi 燃料最高 温度Tf,max 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

算出用 繰り返し計算 燃料コンパクト 外面温度Tfo メッシュ

情報

燃料棒 形状 情報

黒鉛スリーブ 外面温度Tso

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 算出用 繰り返し計算

Tbs計算用 熱伝達率 黒鉛ブロック冷却 孔表面温度Tbs Tso仮定値

算出用 繰り返し計算

Tso計算用 熱伝達率 原子炉 熱出力・発熱

情報

Table 3.3 炉心の主冷却材流路における圧力損失算出に必要な値及び係数 項 目 等価直径D

(m)

長さL

(m)

形状圧損係数K 摩擦圧損係数λ 燃料カラム

上部遮へい体 0.023 0.27 1.9 0.316Re0.25 上部可動反射体上段 0.023 0.58 0 0.316Re0.25 上部可動反射体下段 0.023 0.58 0.8 0.316Re0.25 燃料体(冷却孔) 外径:0.041

内径:0.034 0.58 0.1 0.407Re0.25

下部可動反射体上段 0.023 0.58 1.7 0.316Re0.25 下部可動反射体下段 0.054 0.482 1.1 0.316Re0.25 制御棒案内カラム

上部反射体上段~

燃料体3段目 0.123 0.58 0 0.316Re0.25 燃料体4段目~

下部可動反射体上段 0.140 0.58 0 0.316Re0.25 下部可動反射体下段 0.0095 0.44 0.44 0.316Re0.25 高温プレナムブロック上段 0.080 0.35 0.7 0.316Re0.25 高温プレナムブロック下段 0.350 0.55 5 0.316Re0.25

Table3.4「軸方向燃料温度分布シート」の構成(シートの1部を抜粋) 1-1 1-11-21-31-41-51-61-71-81-91-101-111-12 cm1.85.05.05.05.05.05.05.05.05.05.02.8 cm344.2339.2334.2329.2324.2319.2314.2309.2304.2299.2294.2291.4 8428498819219651008104910871122115311811200 1411945952987103510851136118412281268130313351358 73776180485089593797710131047107711051126 132581984689694910021052109811401179121412461271 8498568909349801026106911091145117812101233 1442953959998104911031156120612531295133313691397 741767815866916964100910501089112611621193 146282285290896810271083113511841229127113141351 870861877907943980101610521086111911531182 1418979966983101710581101114411851224126213021337

2-12

MAX - - 2-12 Cycle130

F-1

F-3b

F-2 2-12

F-3a2-12 F-42-12

Table3.5「シャッフリングデータシート」の構成 Layercycle1 10 20 30 40 50 60

Shuffling Data

Table 3.6 「ピーキング係数シート」の構成(シートの1部を抜粋)

Cycle Day Column P1 P2

cycle1 0 F-1 1.039 1.137

cycle1 0 F-2 0.946 1.126

cycle1 0 F-3a 1.016 1.142

cycle1 0 F-3b 1.009 1.168

cycle1 0 F-4 1.009 1.152

cycle1 1 F-1 1.031 1.143

cycle1 1 F-2 0.941 1.141

cycle1 1 F-3a 1.020 1.157

cycle1 1 F-3b 1.016 1.175

cycle1 1 F-4 1.004 1.147

Peaking factor of each column

Table 3.7 「燃料棒温度分布集計-ノミナルシート」の構成(シートの1部を抜粋)

分割開始番号1-1

安全係数 ノミナル

燃料棒温度分布(ノミナル値)

燃料体分割番号 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5

分割燃料体高さ(cm) 1.8 5.0 5.0 5.0 5.0

分割燃料体下端位置(高さ、cm) 344.2 339.2 334.2 329.2 324.2

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) 413.5 1139.7 1188.3 1260.5 1340.7

燃料体(分割)入口冷却材温度(℃) 345 349 361 373 386

燃料体(分割)出口冷却材温度Tcool(℃)(非均質効果×燃料領域発熱割合) 349 361 373 386 400

黒鉛ブロック冷却孔表面温度Tbs(℃) 355 367 381 396 413

黒鉛スリーブ外面温度Tso(℃) 584 592 612 639 667

黒鉛スリーブ内面温度Tsi(℃) 602 610 632 660 690

燃料コンパクト外面温度Tfo(℃) 723 730 756 790 825

燃料コンパクト内面温度Tfi(℃) 815 822 852 891 933

カラム

Cycle1 30日 F-1 サイクル 燃焼期間

Table 3.8 「原子炉型式別情報シート」の構成(シートの1部を抜粋)

(W)

HTR50S H TR50 S HTTR 燃料 HTR50S初期 HTTR 燃料 50,000,000 0.99 0.235

名  称 種   類 原子炉 燃料 熱出力

VCS 除熱量

割合 流量 再配分

係数

炉心入口温度 入口上昇温度 炉心出口温度 圧力 定圧比熱 内径Di 外径Do

(℃) (℃) (℃) (MPa) (kJ/(kg・K)) ( m ) ( m )

395 14 950 4 5.192 0.87 33 954 0.034 0.041

冷却材 流路数

冷却材流路径 冷却材

炉心有効 流量割合

1燃料体当たり 流路数

初期キャップ幅 外半径 内半径 外半径 燃料コンパクト 黒鉛ブロック

(cm) (cm) (cm) (cm) 外面 内面 外面 内面 1,000℃未満 1,000℃以上

0.0125 1.7 0.5 1.3 0.8 0.8 0.8 0.8 0.1256 0.1256

ふく射率 黒鉛スリーブ

燃料コンパクト 燃料コンパクト熱伝導率

(W/(cm・K))

黒鉛スリーブ

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