Experimental study of gas entrainment phenomena; Developing process of surface vortex

ガス巻き込み現象に関する実験研究; 自由表面渦の成長過程

江連 俊樹 ; 木村 暢之; 林 謙二; 上出 英樹 

Ezure, Toshiki; Kimura, Nobuyuki; Hayashi, Kenji; Kamide, Hideki

原子炉容器のコンパクト化に伴い、炉容器内のナトリウム自由液面からのガス巻き込み防止が炉設計上の重要課題となっており、ガス巻き込みの発生基準や裕度を明らかにすることが求められている。本研究では、水-空気系の実験装置にて自由表面渦によって発生するガス巻き込みに関する可視化実験を行い、スキャニングミラーを用いた複数断面でのPIVを適用し、渦周囲の速度場の時間及び、空間的な発達過程を調査した。その結果、渦発達の重要な因子である下降流速の空間的な発達過程を明らかにした。

According to the compact sizing of reactor vessel, gas entrainment at the free surface of sodium coolant becomes one of the significant issues for the latest fast reactor design. It is required to clarify the criterion of gas entrainment at free surface and the tolerance of gas entrainment. In the present study, some visualization experiments were performed in the water-air system focusing on the gas entrainment due to a surface vortex. The gas entrainment occurs intermittently and the vortex develops and decays in time. Then developing process of the vortex is significant to estimate the gas entrainment phenomena. Multi plane PIV using a scanning mirror was adopted to investigate the temporal and spatial development of velocity around the vortex. The spatial propagation of downward velocity was clarified as the key factors of the vortex development.