Two-phase flow structure in a particle bed packed in a confined channel

狭小流路中の粒子充填層における二相流の構造

伊藤 大介*; 栗崎 達也*; 伊藤 啓*; 齊藤 泰司*; 今泉 悠也 ; 松場 賢一  ; 神山 健司  

Ito, Daisuke*; Kurisaki, Tatsuya*; Ito, Kei*; Saito, Yasushi*; Imaizumi, Yuya; Matsuba, Kenichi; Kamiyama, Kenji

ナトリウム冷却高速炉の炉心崩壊事故において、炉心に形成された燃料デブリの冷却は、燃料の炉容器内保持を達成する上での一つの重要な要素である。「インプレース冷却」と呼ばれるその冷却の性能を明らかにするためには、デブリベッドでの気液二相流の特性をよく把握することが必要である。ここで、デブリベッドは炉心の狭小流路中に形成され得るため、壁効果の影響を無視することができない。そのため、本研究では、粒子充填層で模擬したデブリベッド中の二相流への壁効果の影響を明らかにすることを目的とした。圧力損失を測定し従前のモデルによる結果と比較し、空隙率分布やボイド率分布をX線ラジオグラフィーで測定した。そして、圧力損失の評価モデルを修正し、それらのモデルの適用性について調査した。

In core disruptive accident of sodium-cooled fast reactor, cooling of residual fuel debris formed in the reactor core is one of important factors to achieve in-vessel retention of the fuel. To clarify the feasibility of the cooling which is called "in-place cooling", characteristics of gas-liquid two-phase flow in the debris bed must be well understood. Since the debris bed can be formed in a confined flow channel in the core, effect of the channel wall cannot be neglected. Thus, this study aims to clarify the effect of the wall on two-phase flow characteristics in the debris bed, which was simulated as a particle bed packed in a pipe. The pressure drop was measured and compared with results by previous models, and porosity and void fraction distributions were measured by X-ray radiography. Then, the pressure drop evaluation model was modified considering the wall effect, and the applicability of the models was discussed.