ナトリウム漏洩燃焼試験 - スプレーノズルによる液滴径分布測定試験及び評価 -

Sodium leakage and combustion tests; Measurement and distribution of droplet size using various spray nozzles

永井 桂一 ; 平林 勝; 小野島 貴光; 大木 繁夫 ; 軍司 稔; 荒 邦章 

not registered; Hirabayashi, Masaru; not registered; Oki, Shigeo; not registered; not registered

ナトリウム燃焼解析コードの開発・検証に必要なスプレーノズルによる液滴径分布の実験的知見及び分布計測データを取得するために、水、油等及びナトリウムを用いて液滴径の分布計測試験を実施した。試験では、液滴径生成の支配因子(粘性、表面張力等)とその定量効果を確認するとともに、水とナトリウムの相似則を明らかにするための基礎特性試験及び大規模ナトリウムスプレー燃焼試験(Rum-E1)の水によるスプレー再現試験を行い、大液滴(E1)ノズルでのナトリウムの液滴径分布を予測した。主な成果は以下の通りである。(1)液滴径分布計測方法の信頼性確認位相ドップラー方式の液滴径測定装置を用いて二流体式ノズルによる水等の液滴径分布を計測した結果は、抜山-棚沢分布関数で求めた液滴径分布と比較する限り大きな相違がないことを確認した。(2)液滴径分布に及ぼす支配因子の影響評価1.圧力式ノズルを用いた場合は、二流体式ノズルで得られた液滴径分布と異なり、ノズル構造の違いは液滴径分布に影響を及ぼすことが明らかになった。さらに、二流体式ノズルで検証されている抜山-棚沢分布関数を圧力式ノズルに適用するには分布の違い(実験定数)を考慮する必要がある。2.体積平均直径に影響を及ぼす流体の重要な因子として、粘性及び表面張力が影響を及ぼすことが本試験結果から明らかになった。この関係は、流体の粘性と表面張力による実験相関式で整理した。(1)E1ノズルによる液滴径分布の評価E1ノズルを用いた場合においても小液滴径用のノズルと同じように加圧圧力と体積平均直径の関係や体積平均直径と物性値(粘性、表面張力)との関係を実験係数を用いて整理した。さらに、小液滴径用のノズルにおいて求めたナトリウムの液滴径の分布(体積平均直径と流体の粘性及び表面張力との関係)の実験相関式を用いて、E1ノズルにおけるナトリウムの液滴径分布を推定した。

In order to develop a numerical code simulating sodium fires initiated frame dispersion of droplets, measured data of droplet diameter as well as its distribution are needed. In the present experiment the distribution of droplet diameter was measured using water, oil and sodium. The tests elucidated the influential factors with respect to the droplet diameter. In addition, we sought to develop a similarity law between water and sodium. The droplet size distribution of sodium using the large diameter droplet (Elnozzle) was predicted. The results are as follows. (1)Verification of existing method to determine droplet size distribution. Using a phase Doppler system the droplet size distribution to water spray from a binary fluid nozzle was measured. We found that there was not a large difference between the measured distribution and Nukiyama-Tanasawa distribution function. (2)Characterization of inferential parameters with respect to droplet size distribution. Here we note that the droplet size distribution using a nozzle with binary fluid was different from the one using a compression nozzle was used. It was clarified that the viscosity and surface tensjon are the primary factors which influence the volumetric average diameter. The correlation equation between droplet diameter containing viscosity and surface tension terms, was derived. (3)Evaluation on the droplet size distribution to sodium spray from the El nozzle. A relationship between the volumetric average diameter and the pressure was studied and the volumetric average diameter was formulated as a function of the physical properties (viscosity, surface tension) in the case of the E1 nozzle. Finally, the droplet size distribution to sodium spray from the E1 nozzle was estimated using the developed correlation equation.