静電容量式ボイド率計の高温高圧条件への適用研究

Experimental study on capacitance void fraction meters for high temperature and high pressure conditions

渡辺 博典; 光武 徹*; 柴田 光彦 ; 高瀬 和之

Watanabe, Hironori; Mitsutake, Toru*; Shibata, Mitsuhiko; Takase, Kazuyuki

流路チャンネル内の気相が占める体積率(ボイド率)は、気液二相流の諸特性を明らかにするために重要な特性量であるため、さまざまな計測が行われてきた。軽水炉炉心圧力条件(BWR, 7MPa)のボイド率計測では電気式ボイド率計測法を適用して行われた。近年、高速増殖炉の開発が進められており、日本原子力研究開発機構で行っている試験では、高速増殖炉用蒸気発生器の熱水力設計の基礎データ取得のため、模擬試験ループ二次側の水-蒸気二相流のボイド率計測に静電容量ボイド率計を開発・適用した。圧力は、18MPaであり、このような高い圧力条件下のボイド率計測は従来行われたことがなかった。実試験に適用した結果以下の計測結果が得られた。(1)水質の影響がなくほぼ全領域のボイド率計測ができる。(2)瞬時(リアルタイム)に計測できる。(3)18MPaの高温高圧条件下で実用的に計測できる。

The electro void fraction meter (Capacitance type meter) was applied to high temperature and high pressure condition measurement with various shapes of flow conduits such as rod bundle and pipe geometries. The principle of the meter is that the electrical capacitance of a gas liquid two phase flow changes with the void fraction. High frequency power supply enables to measure the electrical capacitance of the ion exchanged water with even though conductivity of pure water. It was confirmed by steam water boiling two phase flow experiments that void fraction can be obtained in real time way. Void fraction ranging from 0 to 0.9 at maximum was successfully measured under steam water boiling two phase flow conditions of 2 MPa through 18 MPa pressure.