Experimental investigation on bubble characteristics entrained by surface vortex

液面渦によるガス巻込み気泡特性に関する実験研究

江連 俊樹 ; 木村 暢之; 宮越 博幸; 上出 英樹 

Ezure, Toshiki; Kimura, Nobuyuki; Miyakoshi, Hiroyuki; Kamide, Hideki

近年のナトリウム冷却型高速炉設計では、炉容器をコンパクト化が検討されているが、ナトリウムの自由液面からのカバーガス巻込みが重要な課題となっている。本研究では、液面渦によるガス巻込みに関して、巻込まれる気泡径についての知見を得るため、基礎的な水試験を実施した。巻込まれた気泡の画像に対し、画像処理に行うことにより、気泡径を算出し、気泡径分布を幾つかの実験条件に対して求めた。また、渦周囲の速度場と表面のくぼみ形状(ガスコア)を同時に計測することで、それらが巻込まれる気泡形状に与える影響について調査した。以上の結果、巻込まれた気泡の平均等価直径は実験条件の範囲において、1.3mm-2.1mmの範囲で変化しており、気泡の大きさはガスコアの太さに影響されることを明らかにした。

The cover gas entrainment at the free surface of sodium coolant becomes one of the significant issues according to the compact sizing of reactor vessel in the latest design of sodium cooled fast reactor. In the present study, some basic water experiments for the gas entrainment due to the surface vortex were performed in order to obtain the fundamental knowledge about the entrained bubble size. Distributions of entrained bubble diameters in several experimental conditions were obtained from bubble images using an image processing technique. Velocity fields around vortices and surface dimple shapes (gas cores) due to surface vortices were measured to grasp those influences on bubble shapes. The result showed that mean equivalent diameters of bubbles were varied from 1.3 to 2.1 mm in the range of present experimental conditions. The bubble sizes were influenced by the thickness of gas core.