FDS検証（NUREG 1934）
FDS検証（NUREG 1934）
FRI3Dは、3Dプラントモデルから直接、完全なFDS入力デッキを生成します — 区画境界、 障害物、機械換気、漏気、火源、および計測デバイスが含まれます。この生成パイプラインを エンドツーエンドで検証するため、FRI3Dの出力を米国NRC NUREG-1934（EPRI 1023259） 付録A（Appendix A）— 主制御室（MCR） リファレン スシナリオに対してベンチマークしています。 これはNRCおよびEPRIが使用する標準的な火災モデルV&Vケースの一つです。
リファレンスケース
MCRケースは、名目上密閉された24.6 m × 16.2 m × 5.2 mの制御室における 制御盤キャビネット火災をモデル化しています。
- 火災: 電気キャビネット火災。t²成長により720 s時点で702 kWのピークに到達 （NUREG/CR-6850のキャビネット火災プロファイル）。燃料化学組成はXPE/Neoprene、 CO収率は0.1です。
- 換気: 給気レジスタ2基および排気レジスタ6基。2つのシナリオを実行します — 排煙パージ（t = 10 sで換気を5倍流量、約25 ACHに切替）と パージなし（換気停止）です。
- 漏気: 外気への単一の0.0117 m²の漏気経路（ドア隙間）。
- シミュレーション: FDS 6、1200 s。
手法
公開されているNRCのFDS入力デッキを無修正のままベースラインとして実行します。次に、 同一の部屋のFRI3DモデルをFRI3D UI上で構築し（境界壁を持つ区画形状、キャビネット、 機械換気口、漏気、およびNUREG火災ランプ）、FDSデッキをすべてFRI3Dが生成します — 唯一の手動編集はシナリオごとのファン状態（パージランプ乗数／ファン停止）であり、 これはNRCデッキが2つのシナリオを符号化している方法と同じです。両デッキを同一の FDSビルド（6.7.9）で同一マシン上で実行し、両デッキが出力する物理量について比較します。
| 物理量 | FRI3Dデッキ出力 | NRCデッキ出力 |
|---|---|---|
| 熱放出速度 | HRR | HRR |
| 高温ガス層温度 | MCR_HGL_TEMP | VAL_HGL_TEMP |
| 高温ガス層高さ | MCR_HGL_HEIGHT | VAL_HGL_HEIGHT |
構造上の注意点として、NRCデッキではメッシュ境界そのものが部屋である一方、FRI3Dは 部屋（区画境界格子から生成された壁障害物）をより大きな計算領域の内部に配置します。 FDSの自動圧力ゾーン検出により、FRI3Dの部屋は完全に隔離された体積であると判定されます — これ自体が意味のある検証結果です。すなわち、FRI3Dが生成する壁格子はFDSグリッド上で 気密である（壁の継ぎ目や隅に意図しない隙間がない）ことを示しています。FRI3Dが生成する 壁および天井の材料（16 mm石膏ボード、0.5 mコンクリート）はNRCデッキと正確に一致します。
結果（排煙パージシナリオ、暫定）
現在完了しているFRI3D実行部分についての同時刻比較です （キャンペーンは実行中であり、1200 sまでの最終結果でこの表を置き換える予定です）。
| t (s) | HRR (kW) FRI3D / NRC | HGL温度 (°C) FRI3D / NRC | HGL高さ (m) FRI3D / NRC |
|---|---|---|---|
| 90 | 9.4 / 9.4 | 20.0 / 20.1 | 5.20 / 5.20 |
| 150 | 27.7 / 27.7 | 20.5 / 21.8 | 5.19 / 4.62 |
| 240 | 73.4 / 73.3 | 23.9 / 25.2 | 4.03 / 4.44 |
| 345 | 154.4 / 154.3 | 26.6 / 27.2 | 3.51 / 3.73 |
| 495 | 322.1 / 321.9 | 31.2 / 34.5 | 3.22 / 3.28 |
FRI3D generated deck vs NRC FDS6 baseline — smoke purge
熱放出速度 — 完全に一致しています。FRI3Dが生成する火災ランプ、燃料化学組成、 および化学種収率は、NRC仕様を出力精度の範囲で再現しています。
高温ガス層温度および高さ — それぞれ数°C以内および約0.3 m以内で一致しており、 層物理量に対するFDSの通常の実行間ばらつきの範囲内に十分収まっています。
ステータス
- 排煙パージ: t = 1200 sまで実行中です（上記の結果はt ≈ 495 sまでのものです）。
- パージなし: 同一キャンペーン上でパージ実行の後に実行待ちです。
- キャンペーン完了後、全継続時間にわたる比較でこのページを更新します。
参考文献
- NUREG-1934 / EPRI 1023259, Nuclear Power Plant Fire Modeling Analysis Guidelines, Appendix A: Main Control Room（付録A: 主制御室）.