JAEA-Research-2010-034.pdf:16.23MB - JAEAの研究開発成果 ...

4.2.3 解析条件
JAEA-Research 2010-034
解析モデルを図 4.2-7 に示す。一次元塩濃縮試験に対しては一次元柱状体モデルを使用し、三
次元塩濃縮試験に対しては発熱体を除く対象性を考慮した 1/4 ドーナツ型緩衝材のモデルとし、
温度と浸潤溶液の水頭、浸潤溶液の化学組成を境界条件とした。また、ヒーター境界面は物質移
行元素に対して半透過境界条件として設定した。半透過境界条件の取り扱いについては 3.5.4 を参
照されたい。
濃度固定:表4.2-9
圧力水頭:0.3m
温度,物質移行:
反射境界
温度:70℃
温度,物質移行:
反射境界
温度:90℃
物質移行:半透過境界
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温度,物質移行:
反射境界
温度:90℃
(a)一次元塩濃縮試験 (b)三次元塩濃縮試験
図 4.2-7 解析モデルの概要
物質移行: 半透過境界
温度,物質移行:
反射境界
温度:70℃
温度,物質移行:反射境界
表 4.2-9 に解析に使用した緩衝材の主な入力条件を示す。緩衝材の比熱と熱伝導率は表 3.2-1 で
示したクニゲル V1 の実験式のうち、乾燥密度 1.6 Mg・m -3 のケイ砂混合体(30wt%)に対して得ら
れた関係式を用いた。関係式で入力したパラメータは、p1=4.4404×10 -1 、 p2=1.3772×10 -2 、
p3=6.1395×10 -3 、 p4=-1.6861×10 -4 、 p5=100.0、 p6=34.1、 p7=4.18 である(核燃料サイクル開発機
構、 1999a)。 また、比透水係数は飽和度に対する表データとして定義した。表データは実規模
の 1/7 スケールの緩衝材を用いた室内試験結果から同定した値として、(kr、 Se)=(0.0、 0.0)、 (0.551、
0.99)、 (1.0、 1.0)の 3 点を採用した(藤崎ほか、2008)。また、温度勾配水分拡散係数は式(3.3-28)
の温度依存性関数を用いた。パラメータ DT0 は室内試験結果で得られた水分分布から同定し、1.30
×10 -12 m 2 s -1 K -1 、 a=1.0、 b=8.0 とした。力学特性では Komine and Ogata (2003)によって提案され
た膨潤評価モデルを考慮し、表 3.4-1 を入力条件としている。膨潤応力の増分は表 3.4-4、図 3.4-2
で示した飽和度の依存性関数のうち、Eq.2 で示した線形関係を仮定した。
拡散係数は既往の実験値から想定する緩衝材が置かれる平均的な温度条件の推定値を仮定した。
図 4.2-8 に塩化物イオン(Cl - )にを移行対象元素として取得した拡散係数として、Kunipia F とクニ
ゲル V1 を用いた実験値(Kozaki et al.、 2001;石寺ほか、2004)を示す。参考値として自由水中の
拡散係数(Lerman、 1979)も示す。拡散係数の温度や密度依存性が顕著に見られるが、温度依存性
を表す関数として、次式で示す Arrhenius 式が知られている。
全水頭: 0.3m
濃度固定:表4.2-9