シビアアクシデントの伝熱流動現象における素過程に関する研究; 急速相変化と界面挙動, 原子力基礎研究 H10-027-1 (委託研究)

Research on the fundamental process of thermal-hydraulic behaviors in severe accident; Estimation of trigger condition for vapor explosion, JAERI's nuclear research promotion program, H10-027-1 (Contract research)

成合 英樹*

Nariai, Hideki*

本研究は、シビアアクシデント事象の伝熱流動過程のうち現象が最も不確定な素過程である溶融炉心冷却と凝固や蒸気爆発の事象解明を目的に、急速相変化と界面挙動について実験と解析により検討した。そのためにまず、各物性値と蒸気爆発や溶融凝固挙動との関連検討や支配的要因の摘出を行った。次に、自発的蒸気爆発における両液直接接触時の界面での高温融体側の挙動と水の急激な沸騰挙動の観察を行い、物性値の違いが界面挙動に及ぼす影響を調べるとともに、両液直接接触時の界面挙動のモデル化を行った。最終的に、圧力波発生装置を用いて単一溶融液滴に外部圧力波をあて、強制的に蒸気膜を崩壊させることによって、直接接触から微粒化に至る条件を明らかにした。本実験で得られた知見を実炉規模での大規模蒸気爆発実験に適用した結果、酸化ウランは水中において蒸気膜が崩壊したとしても、溶融物表面は固化し固液接触となる可能性が高く、酸化ウランを使用する軽水炉の場合、実炉で想定される事故シーケンスにおいては蒸気爆発の発生する可能性が低いことが示された。ただし、金属成分の混入による凝固温度の低下や溶融炉心温度の上昇には注意を要する。

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