Prediction of critical heat flux for the forced convective boiling based on the mechanism

強制対流沸騰における機構論的限界熱流束予測

小野 綾子 ; 坂下 弘人*; 山下 晋   ; 鈴木 貴行*; 吉田 啓之  

Ono, Ayako; Sakashita, Hiroto*; Yamashita, Susumu; Suzuki, Takayuki*; Yoshida, Hiroyuki

本研究では、新しい機構論に基づいた限界熱流束予測手法を提案する。適切な安全評価を行うため、また、設計コストを削減するために、メカニズムに基づくCHFの予測方法の確立が、長い間望まれてきた。核沸騰の高熱流束域からCHFまでの加熱面付近の気液挙動に関するいくつかの実験結果から、われわれは、加圧水型軽水炉でのCHFを予測するにはマクロ液膜ドライアウトモデルが適用できると考えている。マクロ液膜ドライアウトモデルを用いてCHFを予測するには、燃料表面のマクロ液膜の厚さとその上面を覆う蒸気泡の通過期間を予測することが必要となる。本研究では、著者らが提案したマクロ液膜の厚さの予測手法と蒸気泡の通過期間の予測手法を組み合わせることで、強制対流沸騰におけるCHFを評価する。評価した結果と強制対流沸騰におけるCHFの実験データを比較することで、その妥当性を検証する。

The new prediction method of critical heat flux (CHF) of the fuel assemblies based on the mechanism is proposed in this study. The prediction method of CHF based on the mechanism has been needed for a long time to enhance the safety analysis and reduce the design cost. From several experimental findings of the liquid-vapor behavior near the heating surface from the nucleate boiling to the CHF, the authors consider that the macrolayer dryout model will be appropriate to predict the CHF under the reactor condition. The prediction method of the macrolayer thickness and the passage period of vapor mass in the fuel assemblies are needed to predict CHF from the macrolayer dryout model. In this study, the CHF under the forced convection is evaluated by combining the prediction methods for the macrolayer thickness and passage period of vapor mass, which are proposed by authors. The prediction of the CHF under the forced convection is examined and compared with the experimental data.