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Experimental investigation of debris sedimentation behaviour on bed formation characteristics

ベッド形成特性に関するデブリ堆積挙動の実験的研究

Shamsuzzaman, M.*; 堀江 達郎*; 浮池 亮太*; 甲斐 貴之*; Zhang, B.*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 田上 浩孝; 鈴木 徹; 飛田 吉春

Shamsuzzaman, M.*; Horie, Tatsuro*; Fuke, Fusata*; Kai, Takayuki*; Zhang, B.*; Matsumoto, Tatsuya*; Morita, Koji*; Tagami, Hirotaka; Suzuki, Toru; Tobita, Yoshiharu

溶融炉心物質の微粒化したデブリの堆積挙動の研究は、ナトリウム冷却型高速炉における炉心損傷事故事象を評価するうえで重要である。本研究では、この挙動を解明するため、静止水プール中にノズルから固体デブリを重力によって放出する一連の実験を実施した。最大10Lの量の放出デブリは、容器底部の収集板上に最終的に堆積し、実験パラメータに依存してガウス型の凸状あるいはリング型の凹状の山を形成した。直径2, 4, 6mm、Al$$_{2}$$O$$_{3}$$, ZrO$$_{2}$$及びステンレス鋼の三種類の球形デブリを用い、デブリ径及びデブリ体積とともにノズル径及びデブリ堆積がデブリベッドの山の高さに与える影響を調べた。本デブリ堆積実験では、山の高さはノズル径が大きくなるにつれて低くなり、デブリ体積が増加するにつれて高くなった。一方、密度の増加に対して山の高さは低くなり、デブリ径に対してはそのような変化は観察されなかった。実験観察で得られたデータに基づき、堆積過程におけるデブリデッドの山の高さの変化を予測する経験モデルを次元解析を適用することで開発した。

Investigation on sedimentation behavior of debris is important to evaluate the sequence of core disruptive accident in SFR. To clarify this behavior, a series of experiments was performed by gravity driven discharge of solid debris from a nozzle into a water pool. The discharged debris accumulates on the collector plate at the bottom, forming either a Gaussian-type convex or ring-type concave mound depending on the experiment parameters. Three types of spherical debris with three diameters are employed to study the effect of experiment parameters on mound height of debris bed. During the experiment, mound height becomes decreasing with nozzle diameter and increasing with debris volume, which exhibits descending tendency in asymmetrical fashion with density variation and an unalike variation in mound height was observed with debris diameter. An empirical model was developed applying dimensional analysis to predict the variation in mound height of debris bed during sedimentation process.

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