Coarse break-up of a stream of oxide and steel melt in a water pool (Contract research)

水プール中における酸化物及び鋼材の融体ジェット分裂挙動(受託研究)

森山 清史; 丸山 結 ; 宇佐美 力*; 中村 秀夫  

Moriyama, Kiyofumi; Maruyama, Yu; Usami, Tsutomu*; Nakamura, Hideo

水プール中における融体ジェットの分裂は、軽水炉シビアアクシデント時における水蒸気爆発の粗混合過程及びデブリ冷却性に関連する重要な現象である。高温の酸化物及び鋼材の融体ジェットの水プール中における分裂挙動に関する実験を行った。目的は、ジェット分裂長さ及び分裂によって生じる融体液滴のサイズ分布,これらに対する融体物性の影響に関するデータを得ることである。また、融体ジェット分裂機構の検討に有用な、融体ジェットを取り巻く蒸気カラムの流れの強さや、これと融体液滴サイズの関係に関するデータの取得を試みた。実験では酸化ジルコニウム・酸化アルミニウム混合物とステンレス鋼の融体ジェット(水面で直径17mm,速度7.8m/s)を深さ2.1m又は0.6mで種々のサブクール度を持つ水プールに落下させた。 本実験の結果及び既存の実験データを用いた検討により、融体ジェット分裂長さ,融体ジェットが完全に分裂しない浅いプールの場合の分裂割合、及び、ジェット分裂によって生じる融体液滴サイズに関する相関式を得た。

A series of experiments on the break-up of high temperature oxide and steel melt jets in a water pool was conducted. The objective was to obtain data for the jet break-up length and size distribution of the droplets produced by the jet break-up, and information on the influence of material properties. Also, we tried to obtain additional information giving a clue to the mechanism governing the melt jet break-up, such as flow intensity of the steam column surrounding the melt jet, and its relation with the droplet size. In the experiments, zirconia-alumina mixture and stainless steel melt jets with diameter 17mm and velocity 7.8m/s at the water surface were dropped into a deep (2.1m) or shallow (0.6m) water pool with various subcool. From the results of the present experiments and also by referring other experimental data from literature, we obtained empirical correlation equations for the jet break-up length, the fraction of jet broken-up in a shallow pool where the jet was not completely broken-up, and the droplet size.