深層学習を用いたロッドバンドル流路内の気泡特徴量計測,1; ロッドバンドル流路内分散気泡流の可視化計測

Measurement of bubble characteristics in rod bundle flow channel using deep learning, 1; Visualization measurement of dispersed bubbly flow in rod bundle flow channel

上澤 伸一郎  ; 平松 夏樹*; 小野 浩二*; 吉田 啓之  

Uesawa, Shinichiro; Hiramatsu, Natsuki*; Ono, Koji*; Yoshida, Hiroyuki

革新炉の早期実用化のため、大型モックアップ試験の代替・補完として詳細二相流数値解析の活用が検討されている。本研究では、詳細二相流解析の妥当性を確認するため、瞬時・局所の気泡径や気泡速度、アスペクト比などの気泡特徴量を取得可能な深層学習を用いた計測技術の開発を進めている。本報では、気泡特徴量を取得するために実施したロッドバンドル流路内可視化結果について報告する。流路内全体の可視化を可能とするため、水とほぼ同等の屈折率を有するパーフルオロアルコキシ樹脂(PFA)チューブを模擬燃料棒として用いた44ロッドバンドル試験部を製作し、互いに直交する2台の高速度ビデオカメラを用いて気泡挙動を撮影した。得られた二方向の画像から気泡の3次元分布を再構成した。さらに、同一条件下でワイヤメッシュセンサによるボイド率計測を行い、可視化計測結果との比較を通じて、本実験手法の妥当性および適用範囲を確認した。

To realize the early practical application of innovative reactors, it is essential to utilize numerical simulations as alternatives to large-scale mock-up tests. To clarify the validity, we are developing measurement techniques capable of capturing instantaneous and local gas-liquid interface information. In this study, a measurement technique based on deep learning is being developed to obtain instantaneous and local bubble characteristics, such as bubble diameter, bubble velocity, and aspect ratio, for validating detailed two-phase flow simulations. This presentation introduces visualization results in a rod bundle flow channel for acquiring bubble characteristics. To enable visualization of the entire flow channel, a 44 rod bundle test section was fabricated using perfluoroalkoxy (PFA) tubes with a refractive index close to that of water as simulated fuel rods. Bubble behavior was captured using two high-speed video cameras arranged orthogonally. The three-dimensional distribution of bubbles was reconstructed from the images obtained from the two viewing directions. In addition, void fraction measurements were conducted under the same conditions using a wire-mesh sensor, and the validity and applicability of the present experimental method were examined through comparisons with the visualization measurement results.