大規模ナトリウム漏洩燃焼試験(I); 空気中におけるナトリウムプール燃焼試験 Run-D1

A Large-scale test on sodium leak and fire (I); Sodium pool fire test in air, Run-D1

宮原 信哉  ; 佐々木 和一*; 山田 敏雄*

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空気雰囲気における長時間にわたる大規模ナトリウムプール燃焼の熱伝達特性の把握と解析コードASSCOPSの検証を目的に、試験Run-DIを実施した。試験では、サファイア施設のコンクリート製二階建試験セルSOLFA-1に直方体のナトリウム燃焼皿(1.5m1.5m、プール表面積2.25m3)を設置し、これに初期温度505のナトリウム約500㎏を注入し、酸素ガスを供給しながら約1時間にわたって燃焼させた。試験データから燃焼発熱量と燃焼時の熱伝達機構などを明らかにし、またコードとの比較を行い、次の結論を得た。(1)試験で得た各部の温度変化に対してASSCOPSによる解析値は、セル内の各部で約10%、セル周囲のコンクリート内部で約40%の誤差内で一致し、同コードの高い信頼性を明らかにした。(2)試験で得た燃焼発熱量は70100KW/㎡で、そのNaプール側と気相側への移行割合は各々約50%であった。なお、後者の割合はNa温度が高くなると増加する。(3)対流と放射によって行われるNaプール燃焼面から建物構造物への熱伝達では、後者の熱流束が全体の6070%を占める放射熱伝達支配であった。さらに、放射熱伝達機構については、Naプールからの直接伝達とエアロゾルからの間接伝達に分かれるが、後者が全体の6080%を占めることを明らかにした。(4)Na燃焼中に得たエアロゾル濃度約10g/Na2m3の時のコード上の定義によるエアロゾルと側壁の熱放射係数は、約0.3であった。

A large-scale sodium pool fire test has been conducted in an air atmosphere to study the heat transfer of the combustion heat and to validate the ASSCOPS code. A burning pan (1.5m-W & 1.5m-L, 2.25m surface area) was installed in a two-stories high concrete test cell, SOLFA-1, then the test was started by filling a sodium (505C, 500kg in weight) in it. The test was continued for 1 hour by feeding oxygen gas into the cell. From the test results, the following conclusions were drawn. (1)Comparison of predicted temperatures by the code with the test results revealed that the agreement was within 10% at the inner portion of the cell, and was within 40% at the surrounding concretes. (2)The combustion heat estimated from the present test ranged from 70 to 100 kW/m. Its fractions transferred to the pool and to the surrounding structures were both about 50%. (3)In regard to heat transfer of combustion heat to the surrounding structures, its 60 to 70% was transferred by radiation, and the rest was by convection. In addition, radiation heat transfer from the flame to the walls was found to be controlled by that via aerosols suspending in the atmosphere whose fraction ranged from 60 to 80%. (4)Test results indicated that radiation coefficient between aerosols suspending in the atmosphere and a wall, that is defined in the code, was about 0.3 under the aerosol concentration at about 10 g-Na/m; the average value in the test.