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有吉 玄; 猿田 晃一; 粉川 広行; 二川 正敏; 前野 航希*; Li, Y.*; 筒井 喜平*
Proceedings of 20th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-20) (Internet), p.1407 - 1420, 2023/08
水銀を核破砕標的とするパルス中性子源では、陽子線励起圧力波による標的容器のキャビテーション損傷が問題視されている。このような損傷の抑制手法として、旋回流式気泡注入器で水銀中に微小He気泡を混合し、その圧縮性効果を用いる手法や、標的容器内側に流路壁を追加した二重壁流路構造を設ける手法が採用されている。本研究では、二重壁流路体系において内壁部に生じ得るキャビテーション由来の貫通損傷を標的容器外部から検出する異常診断技術の確立を目指す。本論文では、貫通損傷が生じた場合の水銀流れを有限要素法に基づく流動解析で明らかにし、流体励起・音響振動の観点から、損傷の影響を評価した結果を報告する。
伊藤 啓; 田中 正暁; 大野 修司; 大島 宏之
JAEA-Research 2014-023, 34 Pages, 2014/11
JAEA-Research-2014-023.pdf:4.48MB
ナトリウム冷却高速炉の1次冷却系には、気泡もしくは溶存ガスの形態で不活性ガスが存在する。不活性ガスは、炉心反応度擾乱やIHX伝熱性能低下を引き起こす可能性があるため、高速炉の安定運転のためには不活性ガス挙動を調査する必要がある。しかし、不透明な液体金属中の不活性ガス挙動を実験的に調べることは困難であるため、著者らは、炉内における気泡・溶存ガス濃度分布を計算できるプラント挙動解析コードSYRENAを開発している。本研究では、SYRENAコード内で用いているモデルの高度化を行って解析精度の向上を図るとともに、様々な液体金属流れ場中の気泡挙動を解析するために必要となる新たなモデルの開発を行う。開発したモデルの検証としてナトリウム冷却大型高速炉の解析を行い、炉内の複雑な気泡挙動が計算できることを確認する。
齊藤 泰司*; 日引 俊*; 三島 嘉一郎*; 飛田 吉春*; 鈴木 徹*; 松林 政仁
Proceedings of 9th International Symposium on Flow Visualization, p.391_1 - 391_10, 2000/00
高速増殖炉の炉心溶融事故では、溶融燃料-スチールの混合層で再臨界の可能性が予想される。再臨界を抑制するメカニズムの一つは負のボイド反応度効果を有する溶融燃料-スチール混合層におけるスチールの沸騰である。沸騰による反応度の変化を評価するためには溶融燃料-スチール混合層中の気液二相流の特性を知ることが必要であり、気体-液体金属の二相混合状態の基本特性を研究するために溶融燃料-スチール混合層中の沸騰気泡を液体金属層の断熱気体の気泡によって模擬した実験を行った。中性子ラジオグラフィと画像処理技術を用いて二相混合状態の可視化、液相移動速度及びボイド率の測定を行った。これらの測定により気体-液体金属二相混合気の基本特性が明らかにされた。
中村 秀夫; 柴本 泰照; 安濃田 良成; 久木田 豊*; 三島 嘉一郎*; 日引 俊*
Nuclear Technology, 125(2), p.213 - 224, 1999/02
被引用回数：8 パーセンタイル：53.55(Nuclear Science & Technology)高温(≦773K)で液状の鉛ビスマス合金の水中あるいは空の模擬容器への落下挙動を、高速度撮像の中性子ラジオグラフィで観察した。高速ビデオカメラ、イメージインテンシフィヤ及びJRR-3Mの高速中性子ビームにより、溶融及び固化金属と水、沸騰による水蒸気との激しい相互作用を、最高500フレーム毎秒で明瞭に可視化した。さらに、金カドミニューム合金のトレーサー粒子を混入することで、水中に落下した溶融金属の流速分布計測をPIV法を用いて実施した。以上の結果から、本可視化手法が、金属/気相/液相混合物の、高速でかつ複雑な現象の観察に適用可能なことを示した。
三島 嘉一郎*; 日引 俊*; 斉藤 泰司*; 西原 英晃*; 飛田 吉春*; 小西 賢介*; 松林 政仁
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 424(1), p.229 - 234, 1999/00
被引用回数：31 パーセンタイル：88.42(Instruments & Instrumentation)高速増殖炉の炉心溶融事故時において、格納容器プール中で燃料-鋼材混合物が沸騰を起こす可能性がある。このため、シビアアクシデント時の安全評価に関連して、溶融炉心の再臨界性の可能性を評価しておくことは不可欠である。大きい液体-気体密度比を有する気液二相流は燃料-鋼材混合物の沸騰に起因して形成される。高密度比は二相流の基本特性に影響を与えると予想されるが、大きい液体-気体密度比を有する二相流に関する研究はこれまでほとんど行われていない。本研究では、気体-液体金属二相流の可視化とボイド率計測を中性子ラジオグラフィ及び画像処理技術を用いて行った。その結果、二相流の基本流動特性に及ぼす気相及び液相間の高密度化の効果が明らかとなった。
竹中 信幸*; 浅野 等*; 藤井 照重*; 本村 康哲*; 小野 厚夫*; 松林 政仁; 鶴野 晃
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 377, p.156 - 160, 1996/00
被引用回数：7 パーセンタイル：55.21(Instruments & Instrumentation)液体金属流の可視化とベクトル場を測定するための画像処理法が実時間中性子ラジオグラフィにより行われている。本研究では中性子ラジオグラフィ装置としてJRR-3M熱中性子ラジオグラフィ装置、作動流体として鉛-ビスマス共融混合物を用いた。可視化のためのトレーサーとして金-ガドミウムの金属間化合物を用い、流れのベクトル場は画像処理法を用いて求めた。液体金属の流れのベクトル場は液体金属による中性子の減衰が1/e未満であり、トレーサーの粒径が画像処理のためにデジタル化された画像の1ピクセルより大きい場合に実時間中性子ラジオグラフィにより得た。
松林 政仁; 鶴野 晃; 市川 博喜; 古平 恒夫; 白井 英次
Proceedings of 4th Asian Symposium on Research Reactors (ASRR-4), p.192 - 197, 1993/00
JRR-3M中性子ラジオグラフィ装置は1991年に完成し、その後原研内外の研究者との間で同装置を利用した協力研究が活発に行われてきている。その協力研究は、従来から中性子ラジオグラフィを利用してきた工学分野にととまらず、農学や生物医学の分野にまで及んでいるのが特徴である。農学においては、植物の根の成長及び土壌中の水の動態について研究がなされており、生物医学においては、マウス及びラットを用いてX線ラジオグラフィと相補な動物の内部情報を得ようとする研究がなされている。また工学分野においては、本装置の中性子テレビシステムを用いた流れの可視化が活発に行われている。特に気液二相流、沸騰流、液体金属の流れ等、他の実験手法に替え難い領域の流れの可視化においてその威力を発揮している。本報では、JRR-3中性子ラジオグラフィ装置を利用して行われた研究の成果を紹介する。
功刀 資彰; M.S.Tillack*; M.A.Abdou*
Fusion Technology, 19, p.1000 - 1005, 1991/05
液体金属MHD流れ及び熱伝達を解析する新しい数値解析コード「KAT」が開発された。本コードは、従来の「full」3次元数値解析コードより高いパラメータで相当に複雑な体系の解析が可能である。ここで言う。「full」とは対流項及び粘性項を含む「完全」なMHD方程式系に基づいているという意味である。「KAT」コードは、mesh generatorを有する直交座標系表示に基づくものである。磁場の方向や壁面の電気伝導度は完全に任意であり、単純な単一矩形流路やマニュホールド型の流路の解析も可能である。本コードは、単純な形状について理論解やCore Solution(近似解)を使ってベンチマーク・テストを行なった。本abstract中に示した、電気的絶縁壁を有する矩形流路の解析結果は、流路中央の流束分布において2次元の完全発達流シミュレーションコードの結果、Hartmann層内の流速分布については理論解とほぼ完全に一致した。
有吉 玄; 伊藤 啓*; 粉川 広行; 二川 正敏
no journal, ,
大強度陽子加速器施設(J-PARC)における核破砕水銀標的では、圧力波による標的容器のキャビテーション損傷が問題視されており、水銀中に微小He気泡を混合した水銀-He二相流を利用する損傷抑制技術が開発されている。圧力波の抑制・減衰に有効な固有振動数を有する気泡の半径は約0.1mm以下とされているが、水銀流中における微小気泡の合体・分裂挙動により、最も損傷抑制が要求される陽子ビーム窓部の気泡半径が適正値と異なり得ることが予想される。したがって、水銀-He二相流における気泡半径分布等の二相流特性に関する実験データの取得およびそれを基にした予測モデルの構築が必要となる。そこで本研究では、水銀標的内部における気泡半径分布の予測を目的として、空気-水二相流をモデル流体とした微小気泡の合体・分裂挙動の可視化実験および数値予測コードの開発を進めている。本報では、可視化実験結果の一例および予測コードの開発状況について報告する。
