Large-scale test on sodium leak and fire (III); Large-scale sodium spray fire test in air, Run-E1

大規模ナトリウム漏洩燃焼試験(III); 空気雰囲気における大型ナトリウム・スプレー燃焼試験, Run-E1

T.Morii*; T.Fukuc*; T.Yamad*; Himeno, Yoshiaki*

T.Morii*; T.Fukuc*; T.Yamad*; Himeno, Yoshiaki*

〔目的〕FBRの設計基準のナトリウム漏洩事故で想定されている空気雰囲気におけるナトリウム・スプレー燃焼について、従来と比べてより長時間かつ大型施設での試験を行い、コード検証用の実験テータベースの拡充を計る。〔方法〕サファイア施設の鋼製密閉試験容器SOLFA-2(内容積:111 m, ステンレス製)を用い、ナトリウム量1,000 kg, スプレー流量510 kg/sec, スプレー継続時間30分, 流出ナトリウム温度505C, スプレーノズル高さ4mで試験を行った。〔結果〕試験開始と共に雰囲気ガスの温度および圧力は急上昇し、1.2分後にはそれぞれ700Cと1.24kg/mGとなった。内部の酸素は、約4分後には完全に消費された。酸素消費速度から求めた燃焼速度は160g-Na/secで、これはスプレー・ノズルからの流出ナトリウム流量の約30%に相当する。容器内部に設置した多数の熱電対は、スプレー燃焼時の約1,000C近くの高温のため損賜した。燃焼時の激しい自然対流のため、容器内高さ方向の酸素濃度分布は均一であった。ナトリウム・エアロゾル濃度は、最高17.5g-Na/mが5分後に検出されたが、その後は減少し、20分後には1g-Na/mまで低下した。〔結論〕長時間、大型施設による試験で、燃焼速度, エアロゾル濃度などについて従来とほぼ同様な結果を得た。コード検証用の実験データベースが拡充された。

On Sept. 27, 1985, a large scale sodium spray fire test (RUN-E1) has been conducted in an air atmosphere using the SOLFA-2 test vessel (100m made from SUS) of the SAPFIRE facility. The major test conditions are as follows. (Spray Rate : 510 g/sec) (Spray Period : 1800 sec) (Spray Inlet Temperature : 505 C) (Spray Falling Height : 4 m) As a sodium spray started, the gas pressure and temperature rose rapidly and reached to the maximum values 1.24kg/cm-g and 700C, respectively, after about 1.2 minutes. The oxygen in the test vessel was consumed completely after 4 minutes. From oxygen consumption rate during this time, burning rate of sodium was calculated to be 160g-Na/sec that was equivalent to about 30% of the sodium spray rate (under the assumption of 100% NaO production). Many thermo-couples installed in a spray corn region have been failed due to their exposure to the high temperature above 1000 C, which suggested the existence of a burning zone around the sodium droplets. No remarkable distribution of oxygen concentration was observed in the vertical direction of the vessel during a spray, indicating that the gas within the vessel was well mixed by natural convection due to gas temperature difference between the outside and the inside of a spray corn. Aerosol concentratian has reached the maximum value of 17.5g-Na/m after 5 min and decreased below 1 g-Na/m after 20 min.