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阿久津 和宏*; 山田 悟史*; 上田 祐生; 元川 竜平; 成田 弘一*
Applied Sciences (Internet), 12(3), p.1215_1 - 1215_10, 2022/02
被引用回数：1 パーセンタイル：26.57(Chemistry, Multidisciplinary)液-液系の界面構造を知ることは、二相系の生物・化学反応の理解には必須である。本研究では、界面の層構造を観察できる中性子反射率(NR)測定用の新しいサンプルセルを開発し、典型的な界面活性剤であるドデシル硫酸ナトリウム(SDS)の重トルエン-重水界面への吸着挙動を調べた。開発したセルは、滑らかな界面を作るためにPTFEフレームを底部に配置し、従来のセルに比べて小型化したことが特徴である。得られたNRプロファイルは容易に解析可能であり、重トルエン-重水系と空気-重水系では界面のSDS吸着層構造にわずかな違いがあることがわかった。これは、界面の条件によってSDS分子の吸着挙動が異なることに起因すると考えられる。
大谷 恭平; 上野 文義; 加藤 千明
材料と環境, 71(2), p.40 - 45, 2022/02
本研究では、福島第一原子力発電所のPCV内部において確認されている気液交番環境における炭素鋼の腐食速度に及ぼす気中酸素濃度の影響を低酸素濃度の範囲で調査した。調査結果より、腐食速度は気中酸素濃度が増大するに伴って増加するが腐食速度の勾配は徐々に減少すること、最大侵食深さは気中酸素濃度が1%の場合を除いて気中酸素濃度が増加するに伴って増大するが気中酸素濃度が1%の最大侵食深さは5%の場合よりも大きいことを見出した。
吉田 啓之; 上澤 伸一郎; 堀口 直樹; 宮原 直哉; 小瀬 裕男*
第23回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集(USB Flash Drive), 5 Pages, 2018/06
原子力発電所の過酷事故対策では、エアロゾル中の放射性微粒子の、気液界面を介する捕集が考えられている。このような微粒子の捕集は、ベンチュリスクラバなどで工業的に実用化されているが、その捕集メカニズムは十分には解明されておらず、事故時の多様な状況での評価は十分とは言い難い。そこで原子力機構では、気液界面での微粒子捕集挙動の解明のための研究を開始した。本報では、界面追跡法に基づく二相流解析コードTPFITに粒子追跡機能を組み込むことで開発中の解析手法の概要及び予備解析の結果を報告する。
稲垣 照美*; 羽鳥 雅一*; 鈴木 智博*; 椎名 保顕
Proceedings of International Conference on Advanced Optical Diagnostics in Fluids, Solids and Combustion (VSJ-SPIE '04) (CD-ROM), 9 Pages, 2004/12
赤外線サーモグラフィーは2次元表面の温度分布を非接触で計測することができるため、高温領域やセンサーの設置が困難な領域における温度計測に適している。本研究では特に表面に波うちが生じる気液界面に適用し、自由表面を有する矩形容器内でベナール対流が生じている場合の温度を計測することにより従来計測が困難であった気液界面の熱伝達率を測定した。また、乱流モデルによる数値解析を行い、層流から乱流に遷移する自由表面ベナールセルの遷移過程を実験と解析で比較した。その結果、波うちを生じている気液界面の平均熱伝達率とレイリー数の関係式を求めることができた。また、局所熱伝達率はベナールセルのパターンにより変化するが、それは解析により比較的良好に実験を模擬することができるため、解析により評価することが可能であることが示された。これらから、赤外線サーモグラフィーを時間的な変動,変形のある表面温度の測定に適用することの有効性が示された。
稲垣 照美*; 金児 敏信*; 羽鳥 雅一*; 椎名 保顕
日本機械学会論文集,B, 70(699), p.279 - 286, 2004/11
赤外線サーモグラフィーは非接触で二次元の温度計測を行うことができる。そこで、通常の手法での温度計測が不可能である気液界面の伝熱現象にこれを適用し、自由表面を有するベナール対流の気液界面における伝熱計測を行った。実験はシリコンオイルを用いて行い、実験結果を数値シミュレーション結果と比較して赤外線サーモグラフィーの適応性,有効性の考察を行った。その結果、赤外線サーモグラフィーにより可視化された対流のセルパターンは数値シミュレーションにより得られたパターンとよく一致した。また、気液界面における熱伝達率とレイリー数の関係は、赤外線サーモグラフィーによる実験結果と数値シミュレーション結果の両者が比較的よく一致した。これらから、赤外線サーモグラフィーは、界面の揺動等を伴い、通常の計測が不可能である気液界面における伝熱現象の計測に有効であることが示された。
高瀬 和之; 吉田 啓之; 小瀬 裕男*; 玉井 秀定; 秋本 肇
Transactions of the American Nuclear Society, 89, p.88 - 89, 2003/11
筆者らは低減速軽水炉の炉心内二相流特性を直接解析による大規模シミュレーションによって解明する研究を行っている。熱の影響がない非加熱等温流条件に対して、低減速軽水炉の炉心条件をもとに燃料集合体入口流速,ボイド率等をパラメータとして一連の解析を行い、次の結論を得た。(1)小さな気泡が合体して成長した大きな気泡は、一度壁に接触すると表面張力により壁表面に沿って下流へと移動する。(2)大きな気泡は大きくなりすぎると気液界面に生じるせん断力によって小気泡に分断される。(3)炉心三角ピッチ配列の中心領域は燃料棒間狭隘部に比べて流動抵抗が低いため、大きな気泡は次第に三角ピッチ配列の中心領域に凝集しながら下流へと移動する。(4)スペーサ領域で大きな気泡は多くの小気泡に分断され、その結果スペーサ後流の水平方向のボイド率分布は均一化される方向にある。(5)低減速軽水炉における気泡の運動は流れ方向への直線的な移動が支配的であり、ボイドドリフトの影響BWR炉心よりも小さい傾向にある。
椎名 保顕
JAERI-M 85-150, 28 Pages, 1985/10
表面が加熱されたコンクリート中の水分移動の問題を蒸発、及び、凝縮を考慮して取り扱った。コンクリートに含まれる流体としては水、水蒸気の他に非凝縮気体(空気)の存在も考慮して解析を行った。系を記述する偏微分方程式は複雑で取り扱いが困難である。そこで、気液界面温度が余り高くない場合に限定して、相似解を用いて、常微分方程式に変換し解を求めた。境界条件としては浸透壁、および非浸透壁の場合を取り扱った。
直江 崇; Wan, T.; 粉川 広行; 二川 正敏
no journal, ,
J-PARCの核破砕中性子源水銀ターゲットでは、水銀中にガス膜を形成し、陽子線入射によって発生する圧力波の伝ぱをガス膜によって抑止し、ターゲット容器のキャビテーション損傷を低減するための検討を実施している。ガス膜近傍に生じたキャビテーション気泡の攻撃性を評価するための基礎研究として、自由界面界面近傍での圧力波及びそれに伴って発生する液面からのジェット噴出について、水中火花放電によって発生させた圧力波の音源から界面までの距離及び音源から壁面までの距離を系統的に変化させて調べた。その結果、液面からのジェット噴出は、壁面及び液面からの距離に大きく依存し、最大でも40m/s程度であり、キャビテーション気泡崩壊によるマイクロジェット(100
200m/s)と比較して十分小さく、損傷形成への寄与は小さいことが分かった。また、マイクロジェとは、自由界面とは逆方向に噴出する傾向がみられ、ガス膜形成によりキャビテーション損傷を低減できる可能性を示唆した。
上澤 伸一郎; 堀口 直樹; 吉田 啓之
no journal, ,
気液界面を介した気中から液中へのエアロゾル粒子の移行現象は、スプレイやスクラビングなどの放射性エアロゾル粒子除去技術に用いられている。各装置における液相への移行率は実験により把握されており、事故時におけるエアロゾル粒子の移行挙動は実験にて得られた移行率に基づいて予測されている。しかしながら、その移行率は実験装置特有の移行率の可能性があり、その実験と予測対象において流路形状や流動条件が異なる場合、正確な予測ができない。そこで本研究開発では、除去技術の性能予測手法として、エアロゾル粒子の気中から液中への移行挙動の機構論的予測手法の開発を進めている。本報では、気液界面における移行挙動把握のために実施した、気液界面におけるエアロゾル粒子の移行挙動の可視化計測実験の結果を報告する。実験装置は、エアロゾル発生装置、シリンジ、高速度ビデオカメラ及びファイバーライトで構成されており、実験はシリンジ先端に生成した液滴上部に粒子を含む気流を吹き付けて行われる。粒子挙動はバックライト法にて撮影した。本実験ではスプレイやベンチュリスクラバのストークス数である0.1 [-]から1000 [-]を実験条件として、実験を実施した。その結果、比較的ストークス数が大きい粒子は気液界面を貫通し液滴内部へ侵入することが確認された。一方、比較的ストークス数が小さい粒子は、気液界面まで近づくものの、気液界面に沿って滑走し、界面まで到達しなかった。ただしストークス数が小さい粒子であっても液滴中心近くに飛来した粒子は界面上に沈着する挙動が見られた。このように、粒子挙動はストークス数と飛来位置に依存することがわかった。また、既存研究において、液滴への捕集が予測されていた粒子の飛来位置においても、本実験では液滴に捕集されない粒子が確認されており、必ずしも既存の計算通りにはならないことがわかった。今後は、この実験結果に基づき、気液界面における粒子移行挙動の機構論的予測手法の開発を進める予定である。
