ウェル型熱電対時定数に関する解析的検討 -「もんじゅ」主冷却計ウェル型熱電対Na中応答特性確認試験の解析-

Analytical study on time constant of well-type thermocouples; Analyses of temperature response tests of well-type thermocouples for Monju

山下 卓哉

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「もんじゅ」の主冷却系ウェル型熱電対の温度応答特性を調べるために、「もんじゅ」に設置されている温度計と半径方向が同寸で1/3の長さを有する温度計を製作し、小型熱衝撃試験装置を用いて温度に対する1次遅れの応答性を求めた。この試験から得られた知見を解析的な見地から確認するために、FEMによる温度応答解析を実施した。主な結果をまとめると以下のようになる。(1)時定数に対する流速依存性、初期温度依存性及び温度変化幅依存性については、試験と同様な結果が得られた。これらの要因による時定数のバラツキは、試験と同様に約2秒であることが確認できた。(2)時定数に対する流速依存性の要因は、流速の違いによる熱伝達率の変化に起因するものではなく、Na温度の立ち上がり速度に起因することが確認できた。(3)Na温度が高温になるにつれて時定数が短くなる傾向と温度変化幅が大きくなるにつれて時定数が短くなる傾向は、熱電対の材料の温度依存性に起因することが確認できた。(4)ウェルとシース間のギャップ間隔をパラメータとした解析から、ギャップ間隔が熱電対の時定数に与える影響が最も大きいことがわかった。1次系及び2次系熱電対のいずれもプラスの製作公差を持つ場合に時定数が大きくなり、最大の製作公差を許容した場合57秒の時定数の遅れになる。

Temperature response test was conducted using the sodium loop facility of structural engineering section to confirm the characteristics of the well-type thermocouples which are used in the main cooling systems of MONJU. FEM analyses were carried out to justify the results obtained from the test in the view point of analytical study. Conclusion are as follows. (1)The same dependency for the time constant of the well-type thermocouples on the flow rate the initial temperature and the range of temperature of sodium was obtained between test and analysis. (2)It is confirmed that the time constant of the well-type thermocouples dose not depend on the film coefficient in the range of flow rate of the test, but it depends on the change rate of sodium temperature. (3)It is confirmed that the dependency of the time constant on temperature is cased by thermophysical properties of the material of the well-type thermocouples. (4)It is found from the parametric analysis of the gap width between sheath and well that the gap width affects the time constant considerably. It is supposed that the maximum delay of the time constant is about 5 to 7 second for the well-type thermocouple which has the maximum tolerance.