単一溶融金属液滴による水蒸気爆発に伴う圧力波伝播の光学可視化および圧力計測

Optical visualization and pressure measurement of pressure wave propagation in vapor explosion induced by a single molten metal droplet

上田 颯*; 朝原 誠*; 北川 一敬*; 宮坂 武志*; 神谷 朋宏 

Ueda, Hayate*; Asahara, Makoto*; Kitagawa, Kazutaka*; Miyasaka, Takeshi*; Kamiya, Tomohiro

水蒸気爆発は、溶融物と冷却材の急激な相互作用により発生する特異な爆発現象である。原子炉の過酷事故時に発生することが懸念されており、また、海底火山噴火の被害拡大の要因となる。初期過程で発生する強い圧力波は、周囲の溶融物に影響を及ぼしながら伝播すると考えられるが、伝播特性の理解は十分でない。本研究では、単一の溶融金属を水中に滴下する実験を行い、自発的に発生する水蒸気爆発による圧力波を圧力センサおよびハイスピードカメラを用いて計測した結果について報告する。

A vapor explosion is a unique explosive phenomenon that occurs due to the rapid interaction between molten material and coolant. It is a concern during severe accidents in nuclear reactors and can also contribute to the escalation of damage during submarine volcanic eruptions. The strong pressure waves generated in the initial stages are believed to propagate while affecting the surrounding molten material; however, their propagation characteristics are not yet fully understood. In this study, experiments were conducted in which a single molten metal droplet was dropped into water, and the pressure waves generated by spontaneous vapor explosion were measured using pressure sensors and a high-speed camera.