ナトリウム燃焼時のエアロゾル挙動に関する研究 - 化学反応モデルの開発とエアロゾル輸送挙動の簡易評価 -

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二ノ方 寿; 堂田 哲広*; 岡野 靖

Ninokata, Hisashi; not registered; Okano, Yasushi

1995年12月に発生したもんじゅのナトリウム漏洩事故以来、ナトリウムプール燃焼時のエアロゾルの生成と輸送の詳細なメカニズムが注目されている。特に、発生したエアロゾルが雰囲気へ飛散するかプール表面へ沈降するかの割合(飛散割合 release rate)は、燃焼の状態およびナトリウムの広がった床の温度を評価する際のキーパラメータとなっている。しかし、このエアロゾルの飛散割合を評価するためには、火炎内の流速分布、化学種の濃度分布及び温度分布などの複雑な構造を評価する必要があり、これまでの研究ではその評価が十分ではなかった。本研究では、プール燃焼により発生した自然対流が室内を定常的に循環する系を想定し、さらにナトリウムと酸素の反応は瞬時化学平衡が成り立つと仮定する事により問題を簡単化して、層流拡散火災の理論を用いて数値解析を行った。具体的には、気流に関しては質量、運動量、化学種の質量およびエネルギー保存の境界層方程式を解き、また、エアロゾル輸送に関しては対流からの抗力、熱泳動力、重力を考慮した解析を行った。解析の結果、燃焼率に関して比較的よく実験結果が説明でき、その他の燃焼特性についても妥当な結果が得られた。また、エアロゾルの飛散率に関してはプール表面温度が1000K程度であれば従来の解析に用いられていた飛散率は妥当である事がわかった。本研究の実施に際し、東京工業大学が化学平衡モデルのプール燃焼への適用およびエアロゾル輸送挙動解析手法の開発を、核燃料サイクル機構が化学反応平衡モデルの開発を行った。

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