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相澤 康介; 藤田 薫; 上出 英樹; 笠原 直人
第15回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.229 - 230, 2010/06
ナトリウム冷却大型炉(JSFR)では、炉容器コンパクト化による経済性向上を図るため、スリット付き炉心上部機構(UIS)が採用されている。したがって、JSFRは破損燃料位置検出器のサンプリング管をスリット部の燃料集合体出口近傍に設置できず、サンプリング管をUIS内の適切な位置に配置する必要がある。UISのスリット周辺構造を1/5縮尺で模擬した水流動試験を実施して、UISの第1BP及び第2BPにサンプリング管を設けることで、スリット部の燃料集合体について目標のサンプリング性能が得られる結果を得た。
三澤 丈治; 吉田 啓之; 高瀬 和之
第15回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.287 - 288, 2010/06
地震発生時のBWR燃料集合体の健全性を正確に評価するためには、地震動によって沸騰二相流中に発生する変動が燃料棒被覆管等の構造材の温度分布に及ぼす影響を明らかにすることが必要である。このためには、地震動により発生する沸騰二相流中の変動挙動を詳細に把握できる解析手法が必要である。そこで、3次元二流体モデル解析コードACE-3Dに地震動の影響を考慮するための改良を行うことにより、地震時のBWR燃料集合体内沸騰二相流挙動を評価できる解析手法の開発を行っている。本報では、改良したACE-3Dを使用して、燃料集合体を簡略模擬した体系に対して地震加速度を付加した条件で沸騰二相流解析を実施し、加速度の周期や振動方向が沸騰二相流の挙動に及ぼす影響を評価した結果について報告する。一連の解析結果を詳細に評価し、次の結論を得た。(1)地震加速度の振動周期に応じて異なる時間遅れが発生する,(2)地震加速度付加時におけるボイド率の変動の予測において、地震加速度の振動周期に対する揚力と乱流拡散力の応答が大きな影響を持つ。
加藤 篤志; 根岸 和生; 秋山 洋*; 久保 重信*
第15回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.231 - 232, 2010/06
Na冷却炉の格納容器(CV)として、2枚の鋼板間のコンクリートをスタッド等で結合させた鋼板コンクリート構造(SC構造)を採用し、工期の短縮と、鋼製部分の工場製作による品質の向上を図っている。実証試験及び設計にあたって、実機で想定されるCVの温度及び圧力条件を解析により評価した。解析では、設計基準シナリオにおける温度,圧力条件を評価するとともに、格納容器が閉じ込めの最終障壁であることを考慮し、その裕度を確認するための条件として、格納容器内での仮想的なNa燃焼を想定して温度・圧力条件を設定した。
田中 正暁; 黒川 康治*; 瀧田 宏樹*; 文字 秀明*; 大島 宏之
第15回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.221 - 224, 2010/06
原子力プラントにおいて、異温度流体の混合により発生する流体中の温度変動が構造表面に伝達して、高サイクル熱疲労現象により構造健健全性が損なわれる現象の評価は、安全上極めて重要である。本研究では、矩形断面を有する主管と円管の枝管とで構成されるT字合流部の既往水流動実験を対象に熱流動解析を行い、流体混合中の非定常渦構造と温度変動発生メカニズムについて調べた。さらに、枝管が接続する主管壁面の一部をアルミニウム板として、流体-構造間の熱連成を調べる水流動実験を実施するとともに、熱連成解析を実施して実験結果と比較により妥当性を確認し、熱疲労評価において流体-構造熱連成解析による評価が必要であることを示した。
吉田 啓之; 細井 秀章; 鈴木 貴行*; 高瀬 和之
第15回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.273 - 276, 2010/06
原子力機構では数値解析を主体とした燃料集合体熱設計手法の確立を目指し、三次元二流体モデルと界面追跡法を組合せた改良二流体モデルを開発している。これまでの開発により、基本的な解析手法を構築したが、数値安定性が低いため、十分な解析結果を得ることができなかった。そこで、改良二流体モデルの数値安定性向上方法について検討を行い、圧力勾配の取り扱いと気泡及び液滴体積割合評価法に課題があることを確認した。そこで、課題解決にあたり、これらの課題についての改良を実施するとともに、改良を実施した改良二流体モデルを用いて適切な改良が実施されたことを確認するための解析を実施した。その結果、低い数値安定性のためにこれまで実施が困難であったボイド率が0及び1の2つの領域を含む解析や、乱流モデルを含む二相流モデルを用いた解析等が安定に実施できることを確認し、改良の有効性を示した。
細井 秀章*; 吉田 啓之
第15回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.277 - 278, 2010/06
原子炉内詳細沸騰二相流解析手法の確立を目指し、原子力機構では、二流体モデルに界面追跡法を組合せた改良二流体モデルを開発している。これまでに、分子拡散との類似性をもとに、現象のスケール及び時間の影響を考慮した乱流拡散力モデルを導出し、直径200mmの大口径管を用いた実験結果によりモデル定数を選定した。本報告では、開発したモデルを組込んだ改良三次元二流体モデル解析コードACE-3Dを直径38mmの中口径管に適用し、開発したモデルの適用性を評価した。その結果、定性的には、大口径管の場合と同等の解析が実施できること、及び、改良したモデルを組み込んだACE-3Dにより管径の影響を表現できることを確認した。しかし、特に管中心部での実験結果との定量的な相違があることから、今回の解析では考慮しなかった気泡誘起乱流の影響を中口径管においては解析に含める必要があることがわかった。
中塚 亨; Liu, W.; 吉田 啓之; 高瀬 和之
第15回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.279 - 280, 2010/06
原子力機構では、TRAC-BF1をもとにFBRの直管型蒸気発生器の熱水力安定性を評価する手法を開発している。本報では、直管型蒸気発生器をVESSELコンポーネント及び並列複数チャンネルにより模擬するため、TRAC-BF1コードにNa物性値ルーチンを組み込むとともに、三次元VESSELコンポーネントに対して、単一のコンポーネントで一次側と二次側を表現するため、同一コンポーネント内で異なる流体を取り扱えるように改良した結果について報告する。直管型蒸気発生器を簡易的に模擬した体系で、過渡的に一次側と二次側の入口温度を変化させた解析を実施した結果、一次側と二次側でエネルギーバランスが保たれており、一次側がNaの場合においても、水の場合と同様に伝熱計算が行えることが示され、改良したTRAC-BF1コードが当初の計画通りに正常に機能すること、並びに解析した結果が妥当であることを確認した。
岩田 圭弘; 伊藤 主税; 青山 卓史*
no journal, ,
高速炉の破損燃料位置検出(FFDL)システムへの適用に向けて、レーザー共鳴イオン化質量分析法(RIMS)を用いた極微量Kr, Xeの同位体比分析を行っている。分析に影響を及ぼすAr由来の非共鳴イオンを抑制するため、電極のイオン引き出し孔をスリット型に変更し、Ar
, Ar
イオンの影響なくpptレベルのKr, Xeを分析できるよう装置を改良した。今後は、レーザー光学系の改良により同位体比分析の精度を向上し、信頼性の高いRIMS分析装置の開発を目指す。
伊藤 啓; 功刀 資彰*; 大島 宏之; 河村 拓己*
no journal, ,
ナトリウム冷却大型高速炉(JSFR)の設計研究においては、出力に比してコンパクト化した原子炉容器を採用する予定であり、それに伴う炉内冷却材高速化の影響を正しく評価する必要がある。その一環として、炉上部プレナム部の気液界面におけるガス巻込み(液面から気泡が巻込まれる現象)の評価を実施している。著者らは、高精度気液二相流数値解析手法の開発とガス巻込み現象への適用性検証を実施しており、基礎実験におけるガス巻込み現象の基本メカニズムを再現できることを確認している。本研究では、原子力機構にて実施した1/1.8炉上部プレナム部分モデル試験を対象とした数値解析を実施し、実規模ガス巻込み現象への適用性を確認したものである。数値解析の結果、配管近傍の渦流れやそれに伴うガス巻込み発生を捕らえることに成功し、高速炉実機ガス巻込み現象を数値解析によって評価できる見通しを得た。
栗原 成計; 大島 宏之; 下山 一仁; 梅田 良太
no journal, ,
高速炉蒸気発生器(SG)で万一伝熱管が破損した場合、ナトリウム中に高温,浸食性の反応ジェットが形成され、隣接伝熱管は局所的な減肉作用(ウェステージ)により影響範囲が拡大する可能性がある。原子力機構ではその合理的安全設計に向けて汎用かつ高精度予測評価を可能とする機構論的Na-水反応現象解析評価手法を開発している。本研究では、SGにおける隣接伝熱管のウェステージ現象解明を目的として、Na-水反応時の主要反応生成物である高温水酸化ナトリウム(NaOH)を伝熱管材料に衝突させ、ウェステージ環境因子を独立に評価可能な実験手法を開発した。本装置を用いて、伝熱管材料の減肉速度に対する温度や速度の依存性を明らかにした。
内堀 昭寛; 渡部 晃*; 大島 宏之
no journal, ,
高速炉蒸気発生器における伝熱管破損伝播発生可能性の評価を目的として、ナトリウム-水反応・圧縮性多成分多相流解析コードSERAPHIMを開発している。開発の一環として、伝熱管破損時と同様に高圧気体が液体中へ噴出する現象や、高圧気体噴出後に気液間で化学反応が生じる現象に対して再現性を検証することが重要な課題となっている。そこで本件では、水中空気噴出実験並びにNa-NaCl混合液中塩素ガス噴出実験(化学反応を伴う場合)を対象に検証解析を実施した。水中空気噴出実験の解析では水平方向に噴出した噴流の挙動や水平方向到達距離、Na-NaCl混合液中塩素ガス噴出実験の解析では鉛直上向きに噴出した噴流が化学反応によって消滅する位置を正しく予測することができ、多流体モデルを用いた解析手法や化学反応モデル等、提案する数値解析手法が妥当であることを明らかにした。