Experimental study on the breakup of liquid jet discharged from a nozzle with sudden contraction

急収縮ノズルからの液体ジェット分裂に関する実験研究

Sun, G.*; 大川 富雄*; 青柳 光裕 ; 内堀 昭寛 ; 岡野 靖

Sun, G.*; Okawa, Tomio*; Aoyagi, Mitsuhiro; Uchibori, Akihiro; Okano, Yasushi

ナトリウム冷却高速炉における冷却材漏えい時には、漏えいした液体ナトリウムの液跳ねが、ナトリウムの燃焼へ影響する。これまでの研究では、円形の破損孔を想定した実験を行い、液跳ね前の噴流の状態が液跳ね挙動へ影響することが分かっている。本研究では実機を模擬した急拡大ノズルを用いた実験を行い、噴流の状態を可視化した。可視化実験の結果、ジェット流速が一定以上の場合には、ジェットが安定状態に至るまではジェット崩壊が促進された。またジェットが不安定状態に遷移すると、流速を大幅に低下させない限り安定状態には戻らない結果であった。安定状態に遷移した後のジェット流は、同流量の不安定状態のものと比べて長い分裂長さであった。

When liquid sodium leaks as a liquid jet from piping in a sodium-cooled fast reactor, the jet impinges with structures to produce splashing droplets which can cause significant combustion. According to previous studies on circular nozzles, the amount of splash is affected by the state of the jet at the moment of impingement. In the present work, a nozzle with a sudden contraction in the cross-sectional area was designed to reproduce a supposed pipe leakage, and the breakup behavior of jet discharged from this nozzle was observed. The result shows that the breakup of jet was accelerated until the jet transformed into a particularly stable state when the jet velocity exceeded a certain value. Once the jet has transformed, it will not turn back unless turning down the flow rate to a very low value. The stable jet after the transformation has a longer breakup length than that before the transformation in the same flow rate.