ナトリウム火災防護設備基礎試験(II); ライナ上の低温ナトリウム流動燃焼試験(Run-B4)

Basic test on sodium fire protection systems (II); Flow and combustion of low temperature sodium on simulated floor liner

川部 隆平*; 姫野 嘉昭; 川田 耕嗣*; 宮口 公秀

Kawabe, Ryuhei*; Himeno, Yoshiaki; Kawada, Koji*; Miyaguchi, Kimihide

漏洩ナトリウムの流動性を明らかにする目的で、温度250の低温ナトリウムのライナ上流動燃焼試験を行った。試験には、長さ約2.4m、幅約1.2m、ライナ勾配1/100を有し裏面断熱の水平なライナ試験体を用い、その端部に幅200mm、高さ10mmのノズルを固定し、ノズルから水平方向に流量約1-/secで総量約160kgのナトリウムを220秒間穏やかに流した。試験中はライナ上のナトリウムの流動性及び燃焼状況を観察し、またライナ各部の温度測定も行った。試験後は、試験体各部に残留したナトリウム燃焼生成物の回収とそれらの分布を調べた。試験中及び試験後のデータとそれらの解折から、次に述べる結果を得た。ノズルからの流出ナトリウムは、最初は限定された流路幅の中を流れた。しかし、しばらくすると流出ナトリウムの先端が放熱のために一時棟結し、凍結によって形成された固化ナトリウムが流路をライナ全面に広げた。凍結ナトリウムは、次々と流入するナトリウムによって容易に再融解され、その後のナトリウム流動は円滑に推移した。ナトリウムからライナに対する熱流束は約80kw/m2以下で、前回の高温ナトリウム(505)試験の時と比べ小さい。ただ、熱伝達率は300500w/m2と前回と同様な値であった。試験後の残留ナトリウム燃焼生成物は、ライナ上では平均約1kg/m2のほぼ均一な分布を示し、連通管内については大きな固形燃焼物の流入は認められていない。このことと前回の高温ナトリウムを用いた同様な試験結果から、実機における流路閉塞の可能性は排除できるものと結論される。

Flow and combustion test of low temperature sodium (250C) on a simulated for liner has been conducted to give an answer to the possible flow blockage or flow plugging. The simulated floor liner used for this purpose was 2.4m in length and 1.2m in width having liner gradient of l/100. The bottom surface of the liner was well thermally insulated. In the test, 160kg of sodium was slowly spilled from a nozzle having a wide opening at flow rate of 1 /sec for 200 sec. The nozzle was attached to the side of the liner. Flow pattern and combustion characteristics of sodium have been monitored during the test, and temperatures of the flowing sodium and a liner steel have also been measured. In the post-test examinations, distribution of residual sodium and sodium oxide on the floor liner as well as that in a drain pipe was determined. The results thus obtained were summarized as follows. (1)At beginning of the test, although the spilled sodium froze for a certain period of time due to its heat transfer to the liner, it remelted by taking heat from a successive flowing sodium at higher temperature. Therefore, on the liner sodium flowed continuously without being blocked its flow path. (2)Heat flux from sodium to the liner was less than 80kw/m, while related heat transfer coefficient was 300 500w/mC. The latter value was almost the same to that obtained from the similar test with hot sodium (505C). (3)Post-test examination revealed that the distribution of residual sodium and sodium oxide on the floor liner was almost uniform with the average value of 1kg/m. No massive combustion products that may cause flow plugging was found in a sodium drain pipe.