シビアアクシデントの伝熱流動現象における素過程に関する研究; 高温溶融物ジェットの分散冷却過程, 原子力基礎研究 H10-027-2 (委託研究)

杉山 憲一郎*; 井口 健太郎*

JAERI-Tech 2002-010, 67 Pages, 2002/03

JAERI-Tech-2002-010.pdf:4.4MB

シビアアクシデントの際、溶融炉心は直径数センチメートルから数十センチメートルのジェット状態で、圧力容器下部ヘッドへ落下する可能性がある。仮に溶融炉心ジェットが十分分散されずに下部ヘッドへ堆積すれば、冷却性が悪く溶融炉心は圧力容器内に保持されない可能性がある。したがって、溶融炉心ジエットの分散機構は、溶融炉心ベッドの冷却性を評価するうえで、良く理解されなければならない。本実験研究の目的は、流体力学の分野で知られている周囲流体とジエットとの組織的運動(organized motion)に起因して、高温溶融物ジェット内に冷却材が捕らえ込まれることによって引き起こされる分散機構を確認することである。最初の実験は、直径25mmまでの溶融錫ジェットを用いて行われた。溶融錫の動粘性係数の値は溶融UOに比べて小さく、組織的運動による変形が容易に生じ、冷却材がジェット内に捕らえ込まれやすい。錫実験の結果を受けて、動粘性係数の値が溶融UOとほぼ同じである溶融銅ジェットの実験を行った。この実験においても冷却材捕捉型のジェットの分散が噴霧領域と呼ばれている高い周囲ウェーバー数域まで観察できた。本報で報告するジェットの分散機構により、150kg規模の溶融コリウム実験のジェット長さと8kg規模の鉛ビスマス実験のジェット長さとの見かけ上の相違が説明できる。また、高温溶融物ジェット中に効率よく冷却材が捕らえ込まれる機構は、ジェットの高い冷却性を保障する。