Flushing phenomena and flow structure by microwave heating

マイクロ波加熱による突沸現象と流れ構造

藤田 峻也*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 長南 史記*; 湯浅 朋久*; 八巻 辰徳*; 瀬川 智臣 ; 山田 美一 

Fujita, Shunya*; Abe, Yutaka*; Kaneko, Akiko*; Chonan, Fuminori*; Yuasa, Tomohisa*; Yamaki, Tatsunori*; Segawa, Tomoomi; Yamada, Yoshikazu

核燃料サイクルにおける使用済み燃料の再処理の転換工程においてマイクロ波加熱脱硝法が使用されている。マイクロ波加熱では沸騰現象を伴うことから、突沸及び噴き零れを避ける運転条件を十分に把握する必要がある。マイクロ波加熱時の突沸現象を明らかにするため、突沸の発生について高速度カメラによる詳細な観察を実施した結果、マイクロ波照射により加熱が進行し単一気泡による突沸に至るケース、気泡の生成と停止が間欠的に起こり、最終的に単一気泡による突沸に至るケース、気泡生成を伴わず蒸発が進行するケースの3種類に分類できることを明らかにした。また、突沸を引き起こす単一気泡周辺の流れ構造の可視化に成功した。さらに、液体表面の微小気泡を観察し、その生成と成長に対する必要熱量とマイクロ波加熱に伴う放出熱量との比較評価を行い、突沸と微小気泡との関係性を明らかにした。

From the observation results, in the process of flushing, the behaviors leading to flushing were classified divided into three types. First type is that first generation bubble from heating leads to flushing. Second type is that nucleate boiling continues during heating and stop, finally single bubble generates and leads to flushing. Third type is defined that gradual evaporation occurs without bubbles. It was revealed that the total quantities of heat released by flushing are approximately equal when assuming the flushing mechanism, it can be triggered that a large amount of micro bubbles are instantaneously generated and grew.