極低速蒸気流での飛沫同伴率相関式の導出

Development of entrainment correlation for very low gas velocity

吉田 一雄 

Yoshida, Kazuo

原子力施設の事故解析において飛沫同伴現象は、炉心の冷却あるいは気液界面からの放射性物質の気相部への移行を評価するうえで重要な現象の一つである。発電用原子炉施設で想定される冷却材喪失事故での炉心下部からの再冠水時に生成する飛沫による冷却、あるいは、沸騰水型原子炉の格納容器破損時のサプレッションプールでの減圧沸騰に伴う飛沫同伴現象による放射性物質の移行解析のためには、飛沫同伴の機構論的な分析に基づく汎用性の高い飛沫同伴率相関式としてKataoka-Ishii式が提案されている。これに対して、核燃料施設の放射性物質を含む水溶液を内蔵する貯槽等での冷却機能喪失よる沸騰現象は、原子炉施設での沸騰現象に比べ極めて緩やかで発生する蒸気流速も小さい。このため、放射性物質の気相部への移行評価にはKataoka-Ishii式をそのまま適用できない。そこでKataoka-Ishii式の導出過程を参考に、極めて蒸気流速の遅い領域(Stokes領域)での飛沫同伴現象の特徴を考慮して、これに適用可能な相関式を解析的に導出した。さらに新たに導出した相関式と既存の実験データとの比較も試みた。

Entrainment of liquid droplets from a bubbling or boiling pool surface is one of important phenomena for analysis of accidents postulated in nuclear installations. The Kataoka-Ishii correlation, which is based on a mechanistic modeling, has been developed for application to wide range of phenomena. These includes heat and mass transfer processes during loss-of-coolant accidents and radioactive carryover form flashing water pool caused by containment failure during a severe accident. In case of nuclear fuel facilities, radioactive material transport with liquid droplets entrained by very low steam flow velocity is also important in boiling event of radioactive solution storage tank caused by the loss of cooling function. Kataoka-Ishii correlation is however not applied to that analysis directly because of out of range of gas velocity. Therefore, a correlation has been developed analytically with considering features of phenomena of entrainment with very low gas velocity (Stokes regime).