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Experimental study of bubble behavior in a two-dimensional particle bed with high solid holdup

高充填2次元粒子層における気泡挙動に関する実験研究

Cheng, S.*; 平原 大輔*; 田中 鷹平*; 権代 陽嗣*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 福田 研二*; 山野 秀将; 鈴木 徹; 飛田 吉春

Cheng, S.*; Hirahara, Daisuke*; Tanaka, Yohei*; Gondai, Yoji*; Matsumoto, Tatsuya*; Morita, Koji*; Fukuda, Kenji*; Yamano, Hidemasa; Suzuki, Toru; Tobita, Yoshiharu

気泡挙動について一連の実験を行い、デブリ層における三相流動を明らかにした。本件は冷却材沸騰状態での除熱能力における最重要ポイントである。本実験には2次元タンクを使用した。液相には水を用い、気泡の生成はタンク底部から窒素ガスを注入して行った。実験パラメータには多様性をもたせ、高さの異なる粒子層,さまざまな直径の粒子,異なるタイプの粒子,異なる流量の窒素ガスなどを用いた。デジタル画像解析の手法を用い、3種の気泡上昇挙動が本実験条件下で観測された。このことは、気泡離脱頻度や気泡離脱サイズなどの気泡上昇特性について詳細な定量分析によっても確認された。

A series of experiments on bubble behavior in a particle bed was performed to clarify three-phase flow dynamics in debris bed, which is essential in heat-removal capability, under coolant boiling conditions. The current experiment was conducted in a 2D tank. Water was used as liquid phase, while bubbles were generated by injecting nitrogen gas from the bottom of the tank. Various experimental parameters were taken, including different particle bed height, various particle diameter, different particle type, and different nitrogen gas flow rate. By using digital image analysis method, three kinds of bubble rise behavior were observed under current experimental conditions and confirmed by the quantitative detailed analysis of bubble rise properties including bubble departure frequency and bubble departure size.

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