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燃料集合体内局所閉塞事象における4サブチャンネル体系水試験 - 閉塞物周辺の流況可視化 -

Fundamental water experiment on subassembly porous blockage studies in 4 sub-channeI geometry (III); Flow visualization around the Porous Blockage

田中 正暁; 小林 順; 上出 英樹

not registered; not registered; Kamide, Hideki

ポーラス状閉塞物内の熱流動特性を調べる基礎研究として,燃料集合体内の4つのサブチャンネルを模擬し,3本のヒータピンに囲まれた中心サブチャンネルに閉塞物を設置した基礎水流動試験を実施している。温度分布測定試験および解析結果から閉塞物内部には水平方向の流れが存在し,この流れが閉塞物内部の温度分布に大きな影響を及ぼしていることが明かとなっている。そこで,ポーラス状閉塞物周りの流動場を把握するために,トレーサ法により可視化実験を行った。その結果,(1)閉塞物側面に循環渦が生じ、閉塞物下端から流入した冷却材が閉塞物内部を通り健全サブチャンネルへ流出すること,(2)閉塞物側面の循環流領域は流量の増加と共に下流側へ延び,循環渦内部では対流拡散が支配的であることが分かった。また,後流領域においては,(1)閉塞チャンネルを囲む健全チャンネルからの3方向の流れ込みにより,流れが周期的に変動しており不安定性をもつこと,(2)閉塞物上端からの浸み出しあるいは巻き込みによって,冷却材が後流域に常に供給されることが分かった。さらに,大型炉条件(Re=5.9$$times$$10の4乗)での流動場について,可視化試験結果を外挿して予測した。本結果は解析手法の検証に用いられると共に大型炉でのポーラス状閉塞事象評価に反映される。

The phenomena on a thermal-hydraulic field inside/outside the porous blockage has been investigated by the experiment employed the 4-subchamlel geometry water test facility. From existing experimental and numerical studies, it was shown that the now field around the blockage had significant effect on the temperature distribution inside the blockage. Therefore, We conducted the experiment of flow visualization with 4-subchannel geometry water test facility. The flow visualization showed that the recirculation flow and a lateral flow existed at the side of the porous blockage. The region of recirculation flow extended to the downstream side with increasing of the flow rate. The mixing due to the convection was dominant in the region of recirculation flow, and was getting effective as increasing of the flow rate. ln the wake region, the flow was unstable due to the interaction between the flows in the unplugged and plugged subchannels. The coolant was provided from the unplugged subchannels and also through the inside of porous blockage. These results obtained from the flow visualization gathering with the numerical simulation will be reflect to the evaluation of the local blockage issue of large scale Fast Breeder Reactor.

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