蒸気発生器伝熱管内蓄水量評価モデルの開発,3; 単管実験による流動観察

Study on model development for liquid accumulation in steam generator U-Tube, 3; Flow observation

山路 達也*; 小泉 安郎; 山崎 康平*; 大竹 浩靖*; 長谷川 浩司*; 長谷部 吉昭*; 大貫 晃*; 西 弘昭*

Yamaji, Tatsuya*; Koizumi, Yasuo; Yamazaki, Kohei*; Otake, Hiroyasu*; Hasegawa, Koji*; Hasebe, Yoshiaki*; Onuki, Akira*; Nishi, Hiroaki*

上昇蒸気流と凝縮液膜流下流の共存する管内気液対向二相流実験を行った。加圧水型軽水炉(PWR)の中小破断冷却材喪失事故時の蒸気発生器(SG)U字管内上昇流側の蓄水挙動の機構解明と蓄水量評価モデルの開発を目的とした一連の研究の報告である。本報では、内径18mm、長さ4mの垂直単管内凝縮共存気液対向流現象の観察実験を行った。流動状況観察を主目的としていたため、試験流路は透明ポリカーボネイト製であった。蒸気流速が低い状態では流下液膜状態で凝縮水は流路下端から流下し、排水されていたが、蒸気流速の上昇に伴い、長さ方向管中央付近でスラグ流状態が現れるようになり、凝縮水は上方へ運ばれるようになった。このとき、これより下部では凝縮液の上方への移動は起きず、下方に流れ流路下端から流出していた。このようなフラッディング状況は、これまでの水-空気系では観察されていないため、新たな現象の可能性を含めて検討中である。

Experiments of counter-current two-phase flow of upward steam flow and condensing downward film flow in a pipe were performed. The experiments were intended to examine water accumulation in steam generator U-tubes during intermediate and small break loss-of-coolant accidents of a pressurized water reactor. The inner diameter and the length of a test flow channel used in the experiments were 18 mm and 4 m, respectively. A transparent polycarbonate tube was used as the test tube since flow observation was mainly intended. When the vapor velocity was low, condensate flowed down on the inner wall of the test tube and flowed out from the bottom inlet of the test tube. As the vapor velocity was increased, slug flow came out at the intermediate elevation of the test tube and the condensate flowed up and flowed out from the top outlet of the test tube. At the lower elevation, the condensate flowed down and flowed out from the bottom outlet. This state have not been observed in the water-air experiments. The unique state for the water-vapor condensing counter-current two-phase flow was found out.