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高速増殖炉の炉心溶融事故後冷却挙動の研究,23; 格子ボルツマン法を用いた液体ジェットのブレイクアップ挙動解析

Study on quench behavior at core disruptive accident for fast breeder reactor, 23; Simulation of breakup behavior of liquid jet by lattice Boltzmann method

岩澤 譲*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 齋藤 慎平*; 松尾 英治*; 海老原 健一  ; 坂場 弘*; 小山 和也*; 成合 英樹*

Iwasawa, Yuzuru*; Abe, Yutaka*; Kaneko, Akiko*; Saito, Shimpei*; Matsuo, Eiji*; Ebihara, Kenichi; Sakaba, Hiroshi*; Koyama, Kazuya*; Nariai, Hideki*

高速増殖炉の炉心崩壊事故時、溶融炉心の一部が冷却材中にジェット状に射出される可能性があることから、その適切な冷却のため、溶融ジェットが到達する長さであるジェットブレイクアップ長さの予測が重要になる。これまで、模擬実験との比較により一成分二相の3次元格子ボルツマンモデルの液体ジェット挙動への適用性が検討されているが、シミュレーションでは考慮していない空気巻き込みがある実験と比較している。今回は、空気巻き込みのない模擬実験結果とシミュレーション結果を比較し、液体ジェットのブレイクアップメカニズムを検討した。結果として、格子ボルツマンモデルは、空気巻き込みのない液体ジェット射出結果をよく再現し、ブレイクアップ長さに関する無次元数は、実験値とほぼ同様の値となった。シミュレーションによる速度分布の算出結果から、ジェット先端での渦がブレイクアップを促進することが確認された。

Since there is a possibility that molten core is spouted out into coolant in the case of the core disruptive accident of a fast breeder reactor, it is important to predict the jet breakup length, which is the distance that the jet reaches, for proper cooling. The previous report discusses the adaptability of the simulation by the lattice Boltzmann model to the experiment of liquid jet by comparing to the experiment with air entrainment which is not considered in the model. In this presentation, we discussed the mechanism of jet breakup by comparing the simulation to the experiment without air entrainment. As a result, the model reproduced the jet behavior without air entrainment well, and the dimensionless number regarding the jet breakup length was almost same with that of the experiment. In addition, according to the flow velocity distribution obtained from the simulation, it was confirmed that vortexes at the leading-edge of the jet promote the jet breakup.

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