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論文

Na冷却高速炉の建屋配置を対象とした3次元津波解析

早川 教*; 渡辺 収*; 伊藤 啓; 山本 智彦

日本機械学会論文集,B, 79(808), p.2645 - 2649, 2013/12

建屋に対する津波荷重評価において実用的に用いられる津波荷重算定式は、複雑な形状・配置の建屋に対しては適切な評価結果を与えない。本研究では、ナトリウム冷却高速炉プラント建屋に対する津波荷重を評価するため、Volume of Fluid法を用いた界面追跡を含む3次元数値解析を行う。まず、既往の津波実験が解析によって再現できることを確認し、その上で、津波の遡上から引き波までを対象とする3次元数値解析を実施し、プラント建屋周囲の流れ場や界面形状を評価する。

論文

Development of flow-induced vibration evaluation methodology based on unsteady fluid flow analysis for large diameter pipe with elbow in JSFR

早川 教*; 石倉 修一*; 渡辺 収*; 金子 哲也*; 山野 秀将; 田中 正暁

Proceedings of 8th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-8) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2012/12

本研究で開発した手法をJSFRのホットレグ配管を模擬した1/3縮尺試験の解析に適用し、計測された応力値と計算値を比較した。その結果、非定常流動解析により得られた圧力変動による応力の計算値は過小評価した。そのため、配管への圧力変動に関する予測精度の向上を試みた。

論文

Effect of swirl inflow on flow pattern and pressure fluctuation onto a single-elbow pipe in Japan Sodium-cooled Fast Reactor

山野 秀将; 佐郷 ひろみ*; 廣田 和生*; 早川 教*; Xu, Y.*; 田中 正暁; 堺 公明

Journal of Fluid Science and Technology (Internet), 7(3), p.329 - 344, 2012/09

JSFR1次冷却系配管のための流力振動評価手法開発の一環として、ホットレグ配管の流力振動評価において重要な因子を論じた。ホットレグ配管入口近くの複雑な流れを調べるため、1/10縮尺炉上部プレナム試験を模擬した数値解析が実施された。この解析に基づき、重要因子として旋回流と偏流が同定され、それらに関する実験条件がホットレグ配管のみを模擬した流力振動実験のために定められた。本研究では、配管への圧力変動と流動状況に対する旋回流入の影響を1/3縮尺ホットレグ配管試験で調べた。その実験から、旋回流によって流動剥離領域はわずかに影響を受けるものの、圧力変動に対しては有意ではないことが示された。本論文ではホットレグ配管への適用性に着目して、流動シミュレーションの結果もまた述べられる。

論文

ナトリウム冷却高速炉1次系ホットレグ配管における非定常流動場の予測

田中 正暁; 佐郷 ひろみ*; 岩本 幸治*; 江原 真司*; 小野 綾子; 村上 貴裕*; 早川 教*

日本機械学会論文集,B, 78(792), p.1392 - 1396, 2012/08

ショートエルボを有するナトリウム冷却高速炉ホットレグ配管の設計成立性確認を目的に実施した複数の縮尺水流動試験及びレイノルズ平均モデル及びラージエディシミュレーションによる非定常流動解析、さらに一般的な曲がり管流れに関する文献調査で得られた知見をもとにして、実機ホットレグ配管における非定常流動場を予測し、実機ホットレグ配管における大スケール渦による非定常流場の形成メカニズムを明らかにした。なお、本報告は、平成23年度日本機械学会年次大会における「ナトリウム冷却高速炉1次系ホットレグ配管の流力振動評価」のシリーズ発表の一つとして発表したものを加筆修正したものである。

論文

Development of computational method for predicting vortex cavitation in the reactor vessel of JSFR

浜田 紀昭*; 椎名 孝次*; 藤又 和博*; 早川 教*; 渡辺 収*; 山野 秀将

Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles (FR 2009) (CD-ROM), 10 Pages, 2012/00

Na冷却高速炉において、加速流れ中の液中渦により発生する可能性があるキャビテーションを予測するため、伸長渦理論に基づく液中渦予測手法を開発した。本手法をFBR実用炉の縮小モデル試験に適用し、キャビテーションの発生を予測できる見通しを得た。

論文

Unsteady elbow pipe flow to develop a flow-induced vibration evaluation methodology for JSFR

山野 秀将; 田中 正暁; 小野 綾子; 村上 貴裕*; 岩本 幸治*; 結城 和久*; 佐郷 ひろみ*; 早川 教*

Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles (FR 2009) (CD-ROM), 12 Pages, 2012/00

JSFRにおける1次冷却系配管のための流力振動評価手法開発の現状を報告する。特に、配管内非定常流れに着目した研究開発の現況を記述する。1/3縮尺試験体を用いた試験では入口での旋回流の影響を調べた。その結果、エルボ下流における剥離領域が歪められた。しかしながら、配管壁にかかる圧力変動に対する旋回流の影響は有意でないことが明らかとなった。シミューションについても実施され、流況や流速分布にはレイノルズ数の影響はほとんどないことが示された。

論文

Unsteady elbow pipe flow to develop a flow-induced vibration evaluation methodology for Japan sodium-cooled fast reactor

山野 秀将; 田中 正暁; 村上 貴裕*; 岩本 幸治*; 結城 和久*; 佐郷 ひろみ*; 早川 教*

Journal of Nuclear Science and Technology, 48(4), p.677 - 687, 2011/04

先進ループ型ナトリウム冷却高速炉の1次系冷却配管のための流力振動評価法開発の現在の状況について、中でもエルボ配管の非定常流動の最近の調査状況を中心に報告する。

論文

Study on flow-induced-vibration evaluation of large-diameter pipings in a sodium-cooled fast reactor, 1; Sensitivity analysis of turbulent flow models for unsteady short-elbow pipe flow

相澤 康介; 中西 繁之; 山野 秀将; 小竹 庄司; 早川 教*; 渡辺 収*; 藤又 和博*

Proceedings of 6th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-6) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2008/11

JSFRで用いられるショートエルボ内の流力振動を評価するうえで、解析評価は必須である。本研究では、ショートエルボ内非定常流動に対する乱流モデルの解析を実施した。乱流モデルはLESとRSMの二つを検討することとし、両乱流モデルについて離散化手法,壁関数,メッシュ分割等をパラメータとして解析を実施し、1/3スケール水試験結果を再現できる解析モデルを選定した。両乱流モデル解析とも、エルボ下流における渦放出の非定常挙動及び剥離内の逆流を再現でき、また試験では確認できなかった剥離のスパン方向の揺らぎを明らかにした。剥離域内の圧力変動レベルは両解析と試験間でおおむね一致しているが、圧力変動のPSDについては、試験で観測された10Hz付近の卓越周波数をLESは再現できないが、RSMはよく捉えることがわかった。

報告書

HTTR原子炉格納容器漏えい率試験計画の改善; 実績を考慮したA種,B種及びC種試験の組合せプログラムの導入

近藤 雅明; 君島 悟*; 江森 恒一; 関田 健司; 古澤 孝之; 早川 雅人; 小澤 太教; 青野 哲也; 黒羽 操; 大内 弘

JAEA-Technology 2008-062, 46 Pages, 2008/10

JAEA-Technology-2008-062.pdf:11.62MB

高温工学試験研究炉(HTTR)では、原子炉格納容器(CV)の気密性を確認するために漏えい率検査を実施している。本検査は、原子炉格納容器漏えい率試験規程(JEAC4203)のA種試験(全体漏えい率試験)で行ってきたが、準備から復旧に至るまで相当の費用と時間を要する。そこで、HTTRの保守の効率化の観点から、A種試験とB種及びC種試験(局部漏えい率試験)を組合せたスケジュールに移行できるよう漏えい率検査実施方針を見直した。JEAC4203-2004では、試験スケジュール移行要件として、全体漏えい率に経年的増加が認められないこと、全体及び総合漏えい率(局部漏えい率の総和)が各々判定基準を満足すること、全体及び総合漏えい率に相関が認められることが規定されるとともに、総合漏えい率の判定基準が見直された。著者らは、これまでの試験実績に基づき、移行要件への対応方針及び検査実施方針を定め、これらが規制当局に了承された。本報では、HTTRのCV漏えい率試験について概説し、従来方法の問題点及びJEAC4203-2004における試験スケジュール移行上の要件を整理するとともに、各要件への対応方針及びCV漏えい率検査実施方針をまとめている。

報告書

立坑搬送システム -高性能制御装置の開発研究-

早川 教良*

PNC-TJ4216 90-003, 92 Pages, 1990/07

PNC-TJ4216-90-003.pdf:10.28MB

高レベル放射性廃棄物処理施設における深地層への立坑内垂直搬送システムとして超電導を用いたリニアモータ方式の適用可能性を検討している。このためフィジビリティスタディとして、S63年度には基礎実験装置を製作し、静的浮上実験を実施し、原理検証を行った。本年度は新たに、基礎研究(II)とリンクさせる形で高性能制御装置を開発した。本研究の成果として、垂直リニアモータ独自の問題点を考慮した制御ロジックを構築し、下記の基礎制御技術の確立を図った。(1)搬送カプセルの自重を考慮した垂直駆動制御技術(2)垂直リニア制御アルゴリズムの確立(3)制御応答性の把握 この高性能制御装置の開発により、搬送カプセルの位置決め精度を+-1(mm)で制御可能とした。

口頭

高速炉の炉心損傷評価技術(レベル2PSA)の開発,1; 概要とスコープ

丹羽 元; 栗坂 健一; 佐藤 一憲; 飛田 吉春; 神山 健司; 山野 秀将; 宮原 信哉; 大野 修司; 清野 裕; 石川 浩康; et al.

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷評価技術(レベル2PSA)を開発するため、炉心物質再配置過程の解析手法及び格納容器内事象の解析手法を新たに開発するとともに、レベル2PSAに必要な技術的根拠を整備する。本発表は4件のシリーズ発表の一部として概要とスコープを紹介するものである。

口頭

高速炉の炉心損傷評価技術(レベル2PSA)の開発,5; 平成19年度の研究開発の進捗

中井 良大; 栗坂 健一; 佐藤 一憲; 飛田 吉春; 神山 健司; 山野 秀将; 宮原 信哉; 大野 修司; 清野 裕; 石川 浩康; et al.

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷評価技術(レベル2PSA)を開発するため、炉心物質再配置過程の解析手法及び格納容器内事象の解析手法を新たに開発するとともに、レベル2PSAに必要な技術的根拠を整備する。

口頭

Na冷却高速炉における液中渦予測手法の開発

浜田 紀昭*; 藤又 和博*; 椎名 孝次*; 早川 教*; 渡辺 収*; 山野 秀将

no journal, , 

Na冷却高速炉において、加速流れ中の液中渦により発生する可能性があるキャビテーションを予測するため、伸長渦理論に基づく液中渦予測手法を開発した。本手法をFBR実用炉の縮小モデル試験に適用し、キャビテーションの発生を予測できる見通しを得た。

口頭

DES法によるエルボ配管内高レイノルズ数流れの解析

早川 教*; 渡辺 収*; 山野 秀将

no journal, , 

Na冷却高速炉(JSFR)に採用されている大口径エルボ配管の流力振動を評価するためには、圧力変動を正確に模擬する必要がある。しかしながら、高レイノルズ数領域では、壁近傍のグリッド解像度が不十分なため困難である。本報では、高レイノルズ数(3.6$$times$$10$$^{6}$$)のエルボ配管にデタッチド・エディ・シミュレーションを適用するものである。その結果、剥離領域付近における平均流速分布及び圧力変動のパワースペクトル密度で10Hzのピークを捉えられ、実験とよく一致した。ただし、入口流速分布が異なる場合、その10Hzのピークは得られず、平均流速分布も実験と一致する結果を得られなかった。

口頭

ナトリウム冷却高速炉1次系ホットレグ配管の流力振動評価,6; JSFRホットレグ配管における非定常流動場の予測

田中 正暁; 佐郷 ひろみ*; 岩本 幸治*; 江原 真司*; 小野 綾子; 村上 貴裕*; 早川 教*

no journal, , 

ショートエルボを有するナトリウム冷却高速炉ホットレグ配管の設計成立性確認を目的に実施した複数の縮尺水流動試験及びレイノルズ平均モデル及びラージエディシミュレーションによる非定常流動解析、さらに一般的な曲がり管流れに関する文献調査で得られた知見をもとにして、実機ホットレグ配管における非定常流動場を予測した。本報告は、「ナトリウム冷却高速炉1次系ホットレグ配管の流力振動評価(1)$$sim$$(6)」のシリーズ発表のうちの(6)である。

口頭

Na冷却高速炉における大口径配管の流力振動評価に関する研究,38; 非定常流動解析に基づいた流動構造連成解析手法の開発

早川 教*; 石倉 修一*; 渡辺 収*; 金子 哲也; 山野 秀将; 田中 正暁

no journal, , 

大口径エルボ配管の流力振動評価手法としては、試験から得られる圧力変動特性に基づくランダム振動解析手法が整備されている。本研究では、これと並行して非定常流動解析に基づく流動構造連成解析手法を開発した。

口頭

FBR実証施設ポンプ組込型中間熱交換器ポンプ主軸周りの流動の検討,1; カバーガス対流による軸変形評価

江沼 康弘; 半田 卓也; 島崎 正則*; 大野 幸彦*; 吉田 和弘*; 早川 教*; 井上 智之*

no journal, , 

ポンプ主軸周りのカバーガス空間における自然対流について、熱遮蔽板とカバーガス対流防止板との隙間量等をパラメータとして周方向温度分布への影響評価を実施した。また、その結果を基にした対策構造改良案の効果を評価するとともに、軸変形による軸受との接触有無を確認した。

口頭

次世代ナトリウム冷却高速炉の燃料集合体・炉心構成要素設計,1; 燃料集合体上部構造に係る評価検討

小澤 隆之; 前田 誠一郎; 早川 教*; 森 行秀*

no journal, , 

次世代ナトリウム冷却高速炉における燃料集合体のラッパ管とハンドリングヘッドの異材接合方法や上部遮蔽体形状に係る構造検討に加え、上部遮蔽体周りのCFD解析結果に基づき、ラッパ管材の使用温度制限目安を超えない範囲において機能要求を満足する燃料集合体上部構造に係る概念的な評価検討を行った。

口頭

次世代ナトリウム冷却高速炉1次ポンプにおけるガス巻込み防止及びガス抜き構造の検討

天野 克則; 江沼 康弘; 近澤 佳隆; 渡辺 収*; 早川 教*; 井上 智之*

no journal, , 

次世代ナトリウム冷却高速炉の1次冷却材中にはベント型制御棒からのヘリウムの放出、1次ポンプ軸周りの遠心力によるカバーガスの巻込みなど、気泡が混入する可能性がある。炉出力変動の原因となる1次冷却材中の気泡を許容値以下に抑えるための対策である1次ポンプのガス巻込み防止及びガス抜き構造を検討し、CFD解析(二相流解析)によりその妥当性を評価した。

口頭

ナトリウム冷却高速炉ホットレグ配管入口部における液中渦キャビテーションに関する研究,10; 液中渦評価手法の1次系コールドレグ配管入口ノズル部への適用

萩原 裕之*; 早川 教*; 江連 俊樹; 伊藤 啓; 大島 宏之

no journal, , 

渦モデルを用いた液中渦評価手法について、次世代ナトリウム冷却高速炉の1次系CL配管入口部の縮尺水試験解析を実施し、評価手法で用いるモデル定数について検討した。得られた検討結果に基づき、次世代ナトリウム冷却高速炉実機の1次系CL配管入口部における液中渦キャビテーション評価を実施した結果、キャビテーション対策を施した体系では、液中渦キャビテーションが発生しないとの見通しを得た。

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