ジェット界面における波の変形に対するせん断応力の影響

Effect of shear stress on wave deformation on jet interface

柾木 直人*; 金子 暁子*; 堀口 直樹   ; 吉田 啓之  

Masaki, Naoto*; Kaneko, Akiko*; Horiguchi, Naoki; Yoshida, Hiroyuki

軽水炉のシビアアクシデント時、溶融燃料は冷却材プールへジェット状に侵入して微粒化する。溶融燃料の冷却は溶融燃料と冷却材の界面で行われ、微粒化による界面積増加によって促進される。溶融燃料の安定冷却の実現のためには、微粒化における界面の波の変形や、先行研究で主要因と示唆される界面せん断応力の働きを理解することが重要である。しかし熱や物性による技術的制限から、溶融燃料を用いた実験では界面形状の可視化やせん断応力の計測が困難である。そこで本研究では、模擬実験において3D-LIF法により界面形状を、多断面PIVにより速度場を同時に取得することで、これらから界面せん断応力を計算することを可能とした。本発表では、取得したデータから界面波の変形に対するせん断応力の影響を調査した結果について述べる。

During severe accidents in light water reactors, molten fuel jets into the coolant pool and are atomized. The cooling of molten fuel occurs at the interface between the fuel and coolant and is enhanced by the increase of interface area with atomization. To achieve the stable cooling of molten fuel, it is important to understand the deformation of interface waves during atomization and the role of interfacial shear stress, which is indicated as a primary factor in previous studies. However, due to technical limitations imposed by heat and fluid properties, visualizing the interface shape and measuring shear stress in experiments using molten fuel is difficult. Therefore, this study enabled the calculation of interface shear stress by simultaneously obtaining the interface shape using the 3D-LIF method and the velocity field using using the multi-section PIV in simulated experiments. This presentation reports on the results of investigating the effect of shear stress on the deformation of interface waves based on the obtained data.