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Numerical study on sodium-water reaction mechanism in the gas phase using counter-flow reaction region

対向流反応場を用いた気相中のナトリウム-水反応機構の研究

曽我部 丞司 ; 高田 孝*; 山口 彰*; 菊地 晋  ; 大島 宏之

Sogabe, Joji; Takata, Takashi*; Yamaguchi, Akira*; Kikuchi, Shin; Ohshima, Hiroyuki

ナトリウム-水反応は高速炉における設計基準事故の1つである。蒸気発生器中の伝熱管が破損したとき、高圧側の水/水蒸気が液体ナトリウム側へ噴出しナトリウム-水反応が生じる。ナトリウム-水反応の詳細な反応機構は完全には解明されていない。著者らはナトリウム-水気相反応の解明のため、数値解析コードの開発やナトリウム-水蒸気対向流拡散火炎実験を実施してきた。本論文では、実験条件に基づく解析を行い、2種類の化学反応モデルの妥当性を検証した。また、水和数や水蒸気流速度をパラメータとした解析を行った。反応面の位置を実験結果と比較すると、気相反応では反応生成物の水和も幾らか生じていると考えられる。水蒸気流速度の影響も無視できないと考えられる。

Sodium water reaction (SWR) is a design basis accident of a sodium-cooled fast reactor (SFR). In a steam generator (SG) of the SFR, when a heat transfer tube fails, highly pressurized water or water vapor will leak into liquid sodium resulting in a chemical reaction between sodium and water or water vapor. The mechanisms of the SWR are complicated and have not been fully elucidated. The authors have developed a numerical code and have carried out SWR experiments of a counter-flow diffusion flame (in gas phase). In this paper, the authors perform numerical simulations based on the experimental conditions to validate two chemical reaction models. In addition, sensitivity analyses are performed for various hydration numbers and water vapor flow velocities. It is founded that hydration reaction occurs somewhat in the gas-phase reaction and that influences of the water vapor flow velocity are not negligible mainly from the viewpoint of the reaction surface location.

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パーセンタイル:10.14

分野:Nuclear Science & Technology

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