高速炉配管合流部におけるサーマルストライピング条件の解析的検討(VII); 乱流プロモータによる混合促進効果 (研究報告)

Numerical Investigation on Thermal Striping Conditions for a Tee Junction of LMFBRE Coolant Pipes (VII)

田中 正暁  ; 村上 諭*; 村松 壽晴

Tanaka, Masaaki; Murakami, Satoshi*; Muramatsu, Toshiharu

温度の異なる流体が混合することにより生じる温度変動により、構造材内部に熱疲労が発生する現象(サーマルストライピング現象)を評価することは重要な課題である。特に,振幅の大きな温度変動が高い繰り返し数で構造材に作用すること(高サイクル熱疲労)に対して十分考慮する必要がある。また、比較的低い周波数の流体温度ゆらぎは、構造材に対する影響が大きいため、T配管合流部の設計を行う際には、これら高振幅成分と低周波成分の発生条件に対して十分考慮する必要がある。流体温度ゆらぎの高振幅成分と低周波成分を積極的に低減させることが可能な流体混合促進機構(乱流プロモータ)に関する基礎研究の一環として、当該基礎実験を対象とした実験解析結果について報告する。

It is important to evaluate thermal-striping phenomena, which the thermal-fatigue inside the structure material is generated by the temperature fluctuation due to the fluid mixing with different temperature. Especially, the high amplitude and the high number of repetitions of the temperature fluctuation are needed to take into consideration. Moreover, it is necessary to consider the comparatively low frequency components of fluid temperature fluctuation, since the influence to structure material is large. Therefore, it is required to know the generating mechanism and conditions of the high amplitude and the low frequency component of fluid temperature fluctuation. In Japan Nuclear Cycle Development Institute, basic research on the promote system for fluid mixing is conducted, which system ("Turbulence promoter") is expected to reduce the large amplitude and low frequency components of fluid temperature fluctuation in T-junction pipe. In this investigation, it is aimed to validate the effect and to generalize the mixing characteristics of "Turbulence promoter" on the fluid mixing in T-junction pipe, and to contribute the knowledge to the rational design of LMFBR. In this report, numerical simulation for the existing experiment was conducted using a quasi-direct simulation code (DINUS-3).