ナトリウム冷却高速炉1次系ホットレグ配管1/10縮尺試験装置を用いた偏流流入条件下のLDV流速測定

LDV flow measurement of a deflected inflow using a 1/10-scale hot-log piping test facility of a primary circuit hot-leg piping in a sodium-cooled fast reactor

岩本 幸治*; 近藤 学*; 小川 翔太*; 田中 正暁  ; 山野 秀将   

Iwamoto, Yukiharu*; Kondo, Manabu*; Ogawa, Shota*; Tanaka, Masaaki; Yamano, Hidemasa

本研究の主目的は、現在計画中のナトリウム高速炉(JSFR)1次系ホットレグ配管の安全設計に資するべく、縮尺試験装置を用いてさまざまな流入条件での流動状態を把握することである。ホットレグ配管のような曲率の強いエルボには強い流体力が作用する。その流体力が周期的に作用する場合、配管構造との共振を避けるべく流体の振動そのものを抑える、ないしはその固有振動数を配管構造のそれと合致させない工夫が必要である。一般に管軸曲率半径が管内径に近いエルボでは、エルボ下流において周期的な流体振動が発生することが明らかにされている。これらの振動は無次元周波数(ストロハル数)にして0.5程度になる。このことから、エルボを含む配管構造においてはランダム振動に対する堅牢性だけでなく、ストロハル数0.5に相当する共振にも気を配らなければならない。この振動に対して、著者らはLDVによる流速測定及び流れの可視化を行い、エルボ内側で発達した境界層の両端から放出される交互渦によってこの振動が生じることを明らかにした。

LDV measurements in a 90 degrees elbow which curvature radius coincides with the diameter have been conducted. This paper especially focuses on a result of the deflected inflow, comparing with a result of the short pipe. The result shows that the deflected inflow reinforced a convex velocity distribution occurring near the curvature inside in the downstream region, concluding that the deflected inflow promotes the secondary flow of Prandtl's first kind in the elbow. Its Strouhal number increases to 0.6 from 0.5, compared with the short pipe case. Results of frequency analyses are also shown for other cases that we have been examined. Dominant Strouhal numbers in most of the cases become 0.5, except for 0.6 in cases of the inflow from the long pipe and deflector. This frequency shift might be related with the boundary layer size and the local flow velocity, since the corresponding fluctuation is caused by vortex shedding from the boundary layer at the elbow inside.