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北村 竜明*; 坂本 健作; 高瀬 和之
可視化情報学会誌, 35(Suppl.2), p.59 - 60, 2015/09
超臨界圧水冷却炉の炉心熱設計において、燃料被覆管材料の健全性及び信頼性の観点から被覆管表面最高温度は700
Cに制限されている。しかしながら、原子炉の熱効率を向上させるためには炉心出口冷却材温度を上昇させる必要があり、その結果として燃料被覆管表面温度の上昇を招くことが課題となっている。そこで、被覆管表面近傍の熱伝達率を向上させることによって燃料被覆管表面温度の低下を可能にするために、燃料被覆管表面温度が高温になる領域に対して乱れ促進用スペーサを設置することを計画した。本研究では、温度低下の妥当性を調べるために予備的なシミュレーションを行った。その結果、燃料被覆管表面温度の低下に対し、乱れ促進用スペーサが有効であること及び乱れ促進用のベーンの角度が温度低下に大きく影響することがわかった。
北村 竜明*; 坂本 健作; 高瀬 和之
日本機械学会第27回計算力学講演会論文集(CD-ROM), 2 Pages, 2014/11
超臨界圧水冷却炉の熱設計を行う上で、超臨界流体の伝熱流動を正確に把握できる解析手法の整備が重要である。臨界圧力よりも高い超臨界圧の状態では、温度の上昇に伴って流体の密度は連続的に減少する。しかも、擬臨界温度近傍において密度変化の急な領域が存在し、その領域で流体の定圧比熱は極大値を示す。このような超臨界流体の特性を正確に予測するために、超臨界圧条件を模擬できる流体熱物性値を導入した解析コードの開発を行っている。これまでに乱流モデルや並列計算法についての検討を行うとともに、2つの円管流路間や4本バンドル体系でのサブチャンネル間を水平方向に移行するクロスフロー挙動を解析的に評価できることを確認した。本報では、スペーサ付き炉心燃料集合体内サブチャンネルを簡略模擬した4本バンドル体系で実施した熱流動挙動解析の結果について述べる。本研究によって、スペーサに羽根状突起を設けた場合には、突起後方で旋回流が発生しており突起の迎え角に依存する乱れの増加によって流体温度混合は促進することが明らかになった。
北村 竜明*; 坂本 健作; 高瀬 和之
日本機械学会第26回計算力学講演会論文集(CD-ROM), p.703_1 - 703_2, 2013/11
超臨界圧水冷却炉の熱設計を行う上で、超臨界流体の伝熱流動を正確に把握できる解析手法の整備が重要である。臨界圧力よりも高い超臨界圧の状態では、温度の上昇に伴って流体の密度は連続的に減少する。しかも、擬臨界温度近傍において密度変化の急な領域が存在し、その領域で流体の定圧比熱は極大値を示す。このような超臨界流体の特性を正確に予測するために、超臨界圧条件を模擬できる流体熱物性値を導入した解析コードの開発を行っている。これまでに乱流モデルや並列計算法についての検討を行うとともに、2つの円管流路間を移行するクロスフロー挙動を解析的に評価できることを確認した。本報では、炉心燃料集合体内サブチャンネルを簡略模擬した4本バンドル体系で実施した熱流動解析の結果について述べる。本研究によって、バンドル内の燃料棒間に出力差がある場合には、サブチャンネル間を水平方向に流れるクロスフローは流体物性値変化の影響を受けて高出力側から低出力側に移行することが明らかになった。
北村 竜明*; 坂本 健作; 高瀬 和之
可視化情報学会誌, 32(Suppl.2), p.239 - 240, 2012/10
超臨界圧水冷却炉の熱設計を行ううえで、超臨界流体の伝熱流動を正確に把握できる解析手法の整備が重要である。臨界圧力よりも高い超臨界圧の状態では、温度の上昇に伴って流体の密度は連続的に減少する。しかも、任意の温度に対して密度変化の急な領域が存在し、その領域で流体の定圧比熱は極大値を示す。このような超臨界流体の特性を正確に予測するために、超臨界圧条件を模擬する流体熱物性値を導入した熱流動解析コードの開発を行っており、これまでに乱流モデルや並列計算手法の検討を行っている。本報では燃料集合体内の乱流混合に着目し、予備解析を行った結果について述べる。
北村 竜明*; 坂本 健作; 高瀬 和之
可視化情報学会誌, 30(Suppl.2), p.359 - 360, 2010/10
原子炉本体やその付帯設備等の健全性を確保する補修技術の確立を目的として、3次元微細加工が可能なレーザーを利用した金属材料溶接技術の開発が行われている。この開発の一環として、金属材料溶接技術の最適化を目指して、レーザー照射による金属材料の溶融挙動を数値シミュレーションによって定量評価する手法の開発を行っている。本報告では、予備的に実施した金属溶融シミュレーションをもとに、可視化処理することにより、実験では確認ができなかった金属材料の溶融から凝固する挙動の過程を把握できることを確認した。これによって、溶接技術最適化のための数値シミュレーション技術の開発の見通しを得た。
の添加効果野村 輝*; 北村 直登*; 斎藤 全*; 阪本 辰顕*; 武部 博倫*; 小林 秀和; 天本 一平; 中村 洋貴*; 三田村 直樹*; 都築 達也*
no journal, ,
鉄リン酸塩ガラスは、耐水性に優れ高濃度に金属酸化物を含有可能であるため、放射性廃棄物の固化媒体候補の一つとして考えられている。本研究では、高レベル放射性廃液の鉄リン酸塩ガラス固化に関する基礎検討として、廃液に比較的多く含まれるZrOがガラスの耐水性及び構造に及ぼす影響を調べた。その結果、ZrO添加量増加に伴い耐水性が向上する傾向が認められた。ラマン分光測定に基づくガラス構造解析から、ZrO添加に伴いリン酸塩ネットワークのQ2構造の割合が減少し、Q1構造の割合が増加することで、P原子周りの酸素原子の分極性が均質になり、高分極性の水分子との相互作用が弱くなったと考えられる。