Modeling of vapor mass formation under forced convective boiling condition

強制対流沸騰における大気泡形成モデル

小野 綾子 ; 大川 富雄*; 吉田 啓之  

Ono, Ayako; Okawa, Tomio*; Yoshida, Hiroyuki

高精度で信頼性の高い限界熱流束(DNB)評価手法の開発は、カーボンニュートラルの早期実現のために必要な次世代PWRの最適設計に必要不可欠である。本研究では、DNBを引き起こす主要な必要条件の一つが伝熱面上の大気泡形成であると考え、その形成熱流束を予測するモデル開発に着手した。本モデルでは、ポアソン分布で分布を仮定した発泡点から発生する一次気泡同士の接合により、小合体泡が形成されるとし、離脱時の小合体泡の半径が、三島のスラグ形成条件を満足すれば大気泡が生成される。本モデルによる解析結果は、大気泡形成熱流束の流速依存性を示し、適用可能性を確認した。

The development of a precise and reliable prediction method for a departure from nucleate boiling (DNB) is urgently needed to design and develop new-generation reactors that enable us to establish a carbon-neutral society. In this study, we consider that the formation of a large vapor mass on the heating surface is the primary trigger of the DNB. Therefore, we embark on the development of a new model for vapor mass formation under forced convective boiling. We assume that the primary bubbles coalesced with each other, which are generated from the nucleation sites, and the coalesced bubble is formed. The nucleation sites are assumed to be distributed on the basis of the Poisson distribution. The large vapor mass is assumed to be formed by the merging of coalesced bubbles when the diameter of the coalesced bubble satisfies the criteria of the slug formation by Mishima. The model reproduced the dependency of vapor mass formation heat flux on the bulk velocity.