熱伝導逆算法による配管外表面から管内流体温度の評定 平成11年度

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菊地 義弘*

Kikuchi, Y.*

高速原型炉「もんじゅ」でのナトリウム漏洩を受けて、ナトリウム冷却高速炉の主配管内ナトリウム温度を監視するにあたり、これまで一般的に用いられてきた管内に熱電対を挿入する方法に代わり、配管の外側から内部温度を測定する手法について幾つかの検討がなされている。本報では、その手法として配管の外面に温度計を設置し計算機を援用してナトリウム温度を外面から実時間で標定する計測システムについて、平行平板体系を対象とした数値解析ならびに水試験によるデータを用いて検討した結果を述べる。配管を模擬した厚さ10mmの2枚のステンレス鋼板の間に高温の水を流下させ、過渡温度変化を与えた体系にて水試験を行った。同様な2次元体系についての解析として2次元非定常解析を層流条件で実施した。裏面温度の測定値から熱伝導逆計算法を用いて伝熱面温度を標定した。評定における熱伝達係数の設定の重要性が指摘された。また、ナトリウム体系での解析による評価を行った結果、水体系に比べ比較的容易に評定ができることがわかった。 本報告書は核燃料サイクル開発機構との共同研究において広島大学が実施した内容を報告するものである。

This paper deals with a computer aided temperature measuring system for real time Prediction of fluid temperature from outer surface of the cooling pipe of fast reactors. Numerical simulations using 2-dimensional transient analysis code and water experiments for a parallel wall geometry were carried out to show the applicability of this temperature measuring system. The wall was a 10 mm thick stainless steel plate. Hot water flowed downward in the gap between the vertical parallel walls. Temperatures on the inner surface and outer surface and also the bulk temperature of the fluid were measured in the experiments. The numerical simulations were also carried out in the same geometry. Inverse heat conduction method was used to estimate the bulk temperature in the fluid flow from the measured temperature at the back surface. It was shown that heat transfer coefficient at the inner surface is significant to predict the bulk temperature. The numerical simulations for sodium showed that the prediction based on the inverse heat conduction method is more applicable to the sodium system than that to the water system.