Experimental study of three-dimensional void fraction distribution in heated tight-lattice rod bundles using three-dimensional neutron tomography

中性子トモグラフィを用いた稠密発熱バンドル内3次元ボイド率分布に関する実験的研究

呉田 昌俊   

Kureta, Masatoshi

発熱する稠密7本及び14本バンドル内の3次元ボイド率分布を、中性子トモグラフィ技術を用いて計測し、熱流動の観点から系統的にボイド率データを分析した。本研究は、BWR型の次世代型水冷却炉(FLWR)設計案の燃料集合体内の沸騰現象を解明することを目的としており、7本バンドル試験は高ボイド率データの取得を、14本バンドル試験は沸騰開始から高ボイド率までを同時計測した3次元ボイド率分布データの可視化と分析のために実施した。実験データは、質量速度,発熱量,入口クオリティを実験パラメータとして大気圧条件下で取得した。本データを分析することにより、流路中央部のボイド率が外周部より高くなる現象,高ボイド率スポットが入口領域に発生する現象,蒸気の煙突と呼ばれる現象がサブチャンネルの中央部に発生することを明らかとした。

Three-dimensional (3D) void fraction distributions in tight-lattice heated 7- and 14- rod bundles were measured by using neutron radiography 3D computed tomography (NR3DCT) and were investigated parametrically as thermal-hydraulic point of view in order to make clear the boiling phenomena in the fuel assembly of the FLWR which is an advanced BWR-type reactor. 7-rod tests were carried out to take the high void fraction data. 14-rod tests were conducted for visualization and discussion of 3D void fraction distribution from the incipient of boiling to high void fraction at the same time. The data were obtained under atmospheric pressure with mass velocity, heater power and inlet quality as the test parameter, and it was found from the data that void fraction at the channel center became higher than that at the peripheral, high void fraction spots appeared in the narrow space at the inlet and so-called "vapor chimney" is generated at the center of subchannel.