Experimental simulation of high-temperature and high-pressure annular two-phase flow using an HFC134a-ethanol system; Characterization of disturbance wave flow

HFC134a-エタノール系を用いた高温高圧環状二相流の実験的シミュレーション; じょう乱波流れの特性評価

Zhang, H.*; 梅原 裕太郎*; 堀口 直樹   ; 吉田 啓之  ; 江藤 淳朗*; 森 昌司*

Zhang, H.*; Umehara, Yutaro*; Horiguchi, Naoki; Yoshida, Hiroyuki; Eto, Atsuro*; Mori, Shoji*

原子力発電は、カーボンニュートラルな未来を実現するための重要な低炭素エネルギー源である。沸騰水型原子炉(BWR)では、燃料棒周囲における蒸気と水の環状流が原子炉の安全性にとって極めて重要であるが、その高温高圧条件(285C、7MPa)により、直接計測が困難である。この問題に対処するため、我々はHFC134a-エタノール系を低温定圧条件(40C、0.7MPa)で用いることで、BWRの液膜流の模擬実験を実施した。高速度カメラと定電流法を用いて、液膜特性、波速度および周波数を分析した。また表面張力と界面せん断応力の影響を調査した。さらに基底液膜厚さについて新たな相関関係を提案した。

Nuclear power is a key low-carbon energy source for a carbon-neutral future. In boiling water reactors (BWRs), steam-water annular flow near fuel rods is crucial for reactor safety, but its high-temperature, high-pressure conditions (285C, 7 MPa) make direct measurement challenges. To address this, we used an HFC134a-ethanol system at lower conditions (40C, 0.7 MPa) to simulate BWR annular flow. Using a high-speed camera and the constant electric current method, we analyzed liquid-film characteristics, wave velocity and frequency. We also examined surface tension and interfacial shear stress effects. Furthermore, we proposed a new correlation for base film thickness.