マイクロ波加熱による突沸発生機構

Mechanism of flashing induced by microwave heating

藤田 峻也*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 湯淺 朋久*; 瀬川 智臣 ; 加藤 良幸 ; 川口 浩一  ; 石井 克典 

Fujita, Shunya*; Abe, Yutaka*; Kaneko, Akiko*; Yuasa, Tomohisa*; Segawa, Tomoomi; Kato, Yoshiyuki; Kawaguchi, Koichi; Ishii, Katsunori

核燃料サイクルにおける使用済み燃料の再処理転換工程において、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過渡沸騰現象を伴うことから、突沸による噴きこぼれの発生を防止するための運転条件の把握やそのメカニズムの解明が求められる。本研究では、マイクロ波加熱による突沸発生機構の解明を目的として突沸のモデルを想定し、突沸時の可視化結果から気泡生成頻度・気泡体積を計算し、気泡の瞬時生成と成長のメカニズムについて考察を行った。マイクロ波加熱時の突沸現象のメカニズムとして、過熱液相内の不均質核生成によって固液界面ナノバブルが瞬時に大量に生成し、その気泡群が急激に成長した後、崩壊し、気泡内圧の放出によって激しく噴き上がる現象が生じると考えられる。

The microwave heating denitration method is used in the spent fuel reprocessing process of the nuclear fuel cycle. Since the microwave heating method is accompanied by a transient boiling phenomenon, it is necessary to grasp the operating conditions and to clarify the mechanism of flashing and spilling in order to avoid it. In this study, by assuming the flashing model for the purpose of the clarification of the flashing mechanism by microwave heating, the flashing mechanism of instantaneous generation and growth is considered by calculating the generation frequency and volume of bubble from the visualization result at flushing. The mechanism of flashing phenomenon during microwave heating is thought that the significant flushing phenomenon occurs by the process that a large amount of nanobubbles are generated at a solid-fluid interface in a overheated liquid phase, the bubble group grows exponentially and collapses, and its internal pressure releases.