Neutron radiography flow visualization of liquid metal injected into an empty vessel and a vessel containing saturated water

飽和水中に注入される液体金属挙動の中性子ラジオグラフィによる流れの可視化

柴本 泰照 ; 中村 秀夫  ; 安濃田 良成

Shibamoto, Yasuteru; Nakamura, Hideo; Anoda, Yoshinari

シビアアクシデント時に、溶融炉心が圧力容器下部ヘッド内へジェット状に落下する場合想定した液体金属の熱流動可視化実験を行った。可視化には高速度撮影の中性子ラジオグラフィを用い、これまで困難とされてきた液体金属内部の流れの可視化に成功した。空の容器に模擬溶融燃料(鉛-ビスマス)を落下させ、液体金属内に混入させたトレーサ動きをPIV(Particle image velocimetry)により流速分布を求めた。落下後のメルトは大きな対称渦を形成し、この渦が流体慣性の減少とともに減衰、やがて安定な密度成層の状態として流れが停滞する。数値計算結果との比較から、この対称渦の挙動は、壁での熱伝達条件に大きく影響されることを見いだした。また、溶融金属/冷却材相互作用の実験として、飽和水中へのメルト落下実験も行った。落下直後の生成蒸気塊の成長について、一次元断熱膨張を仮定したモデルを提案し、実験値と良く一致することを示した。同じくPIVにより、混相流条件下での液体金属流速分布の計測に成功した。

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