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論文

Development of an evaluation methodology for the natural circulation decay heat removal system in a sodium cooled fast reactor

渡辺 収*; 大山 一弘*; 遠藤 淳二*; 堂田 哲広; 小野 綾子; 上出 英樹; 村上 貴裕*; 江口 譲*

Journal of Nuclear Science and Technology, 52(9), p.1102 - 1121, 2015/09

 被引用回数:8 パーセンタイル:28.72(Nuclear Science & Technology)

自然循環崩壊熱除去系を採用した1500MW出力ナトリウム冷却高速炉(SFR)の安全性を確保するための自然循環評価手法を開発した。この評価手法は、炉心温度平坦化を考慮して炉心最高温度を評価できる1次元安全解析、1次系と崩壊熱除去系の局所的な流れや温度成層化を評価できる3次元流動解析、統計的安全評価手法から構成される。1次元及び3次元解析手法の妥当性をSFR1次冷却系の1/10スケール水試験と1次系及び崩壊熱除去系の1/7スケールナトリウム試験の結果を用いて確認し、1次元安全解析手法のSFR実機評価への適用性を乱流モデルが組込まれた3次元解析の結果との比較によって確認した。最後に、1次元安全解析手法を用いてSFR実機を対象とした統計的安全評価を実施した。

論文

Development of proposed guideline of flow-induced vibration evaluation for hot-leg piping in a sodium-cooled fast reactor

堺 公明; 山野 秀将; 田中 正暁; 小野 綾子; 大島 宏之; 金子 哲也*; 廣田 和生*; 佐郷 ひろみ*; Xu, Y.*; 岩本 幸治*; et al.

Proceedings of 15th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-15) (USB Flash Drive), 13 Pages, 2013/05

流動励起振動評価手法の開発は、手法の検証に旋回流と偏流条件を含む高レイノルズ数条件の個別効果実験データ利用できるというマイルストーンに達した。一方、技術基準はナトリウム冷却高速炉の設計者向けに文書化することが好ましい。このような背景から、JSFRホットレグ配管の流動励起振動設計ガイドラインが文書化された。本論文では主要な個別効果実験に基づいた流動励起振動設計手法ガイドラインとガイドラインの補足的な解釈も記述する。

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圧力変動発生メカニズムに関する考察

村上 貴裕*; 江口 譲*; 田中 正暁; 山野 秀将

日本機械学会論文集,B, 78(792), p.1388 - 1391, 2012/08

ナトリウム冷却型大型高速炉(JSFR)の概念設計では、一次冷却系に大口径ショートエルボ配管が採用され、その配管内流動によってショートエルボ部において周期的な圧力変動が生じる。しかしながら、周期的な圧力変動のメカニズムは明らかにされていない。そこで、本論文では、数値解析結果における動的な流動構造の可視化に基づいたショートエルボ配管内の周期的な圧力変動メカニズムを明らかにするため、有限要素法のラージ・エディ・シミュレーション(LES)の非定常3次元解析を実施した。

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

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

A Finite element LES for high-${it Re}$ flow in a short-elbow pipe with undisturbed inlet velocity

江口 譲*; 村上 貴裕*; 田中 正暁; 山野 秀将

Nuclear Engineering and Design, 241(11), p.4368 - 4378, 2011/11

 被引用回数:8 パーセンタイル:39.39(Nuclear Science & Technology)

この論文ではショートエルボ配管内の高レイノルズ数流動のためのラージ・エディ・シミュレーション(LES)を扱う。ショートエルボは先進ループ型ナトリウム冷却高速炉(JSFR)の1次配管系での使用が検討されている。${it Re}$=1.2$$times$$10$$^{6}$$で入口境界で乱流が起きないエルボ配管流動を対象に、1/3縮尺による水試験で観察された流動と比較してLESの基本性能を調べた。なお、比較に用いた水試験では配管入口で小規模な乱流が生じる。計算条件の設定には特に注意を払い、理論考察を行い、配管流動の模擬に適切なメッシュ細分となるようにした。乱流モデル(スマゴリンスキーモデル,WALEモデル)の効果、及び入口速度分析結果について論じる。圧力変動のしくみと流体力の発生についても、スペクトル分析と重要な流動量の可視化を用いて論じる。

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

Isoscalar giant resonances in the Sn nuclei and implications for the asymmetry term in the nuclear-matter incompressibility

Li, T.*; Garg, U.*; Liu, Y.*; Marks, R.*; Nayak, B. K.*; Madhusudhana Rao, P. V.*; 藤原 守*; 橋本 尚信*; 中西 康介*; 奥村 瞬*; et al.

Physical Review C, 81(3), p.034309_1 - 034309_11, 2010/03

 被引用回数:88 パーセンタイル:2.54(Physics, Nuclear)

We have investigated the isoscalar giant resonances in the Sn isotopes using inelastic scattering of 386-MeV $$alpha$$ particles at extremely forward angles, including 0$$^{circ}$$. The strength distributions for various multipoles were extracted by a multipole decomposition analysis based on the expected angular distributions of the respective multipoles. We find that the centroid energies of the isoscalar giant monopole resonance (ISGMR) in the Sn isotopes are significantly lower than the theoretical predictions. In addition, the asymmetry term, $$K_{tau}$$, in the expression for the nuclear incompressibility has been determined from the ISGMR data in Sn isotopes and is found to be consistent with a number of indirectly extracted values for this parameter.

論文

Unsteady hydraulic characteristics in large-diameter pipings with elbow for JSFR, 2; Studies on applicability of a Large-Eddy Simulation to high ${it Re}$-number short-elbow pipe flow

江口 譲*; 村上 貴裕*; 田中 正暁; 山野 秀将

Proceedings of 13th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-13) (CD-ROM), 14 Pages, 2009/09

JSFR設計において、ショートエルボ内の流体運動により発生すると考えられる非定常流体力は評価する必要があるため、本論文では、内作のLESコードを使用して高レイノルズ数水質試験に対するラージ・エディ・シミュレーション(LES)法の適用性を研究している。第一に、高レイノルズLES計算時のメッシュ細分要件は理論上研究されている。そして、各種の入口,出口境界条件が${it Re}$=1.2$$times$$10$$^{6}$$の場合、スマゴリンスキーモデル及びWALE(Wall-adapting local eddy-viscosity)モデルを使用して乱流モデルの影響,バウンダリ条件を数値的に調べる。入口速度の分析結果では、エルボ曲線の分離機能上考慮すべき衝撃があり、また現在の計算によれば、エルボと出口間の距離が必要以上に短いと、出口バウンダリ条件は分離機能上の影響を特に受けやすいことが明らかになった。圧力及び壁効力変動の基礎機能もコンピュータによる視覚化,スペクトル分析を活用して検討する。

論文

Study on flow-induced-vibration evaluation of large-diameter pipings in a sodium-cooled fast reactor, 2; A Large-Eddy Simulation of turbulent flow in a short-elbow pipe

江口 譲*; 村上 貴裕*; 大島 宏之; 山野 秀将; 小竹 庄司

Proceedings of 6th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-6) (USB Flash Drive), 8 Pages, 2008/11

JSFRで使用されるショートエルボ配管における非定常乱流を計算し、その流動の基本的な特徴、特に配管に与える非定常流体力を引き起こす圧力変動を調べた。FEMをベースにした乱流シミュレーションコードSMART-femをその計算に用いた。Re=3.2$$times$$10$$^{5}$$と1.2$$times$$10$$^{6}$$における結果として、エルボ腹側の45度と90度近傍に2つの流動剥離領域が存在することを示した。圧力変動の統計量、すなわち標準偏差,歪度,尖度を求め分析したところ、エルボ腹側での管壁への有意な圧力変動は2つの対象領域にあることが示された。エルボ配管の圧力損失係数は本計算,実験及び参照データ間でよく一致することがわかった。

論文

Giant monopole resonances in deformed nuclei

伊藤 正俊*; 坂口 治隆*; 石川 貴嗣*; 川畑 貴裕*; 村上 哲也*; 竹田 浩之*; 瀧 伴子*; 塚原 直彦*; 内田 誠*; 安田 裕介*; et al.

Nuclear Physics A, 687(1-2), p.52c - 57c, 2001/04

400MeV$$alpha$$粒子非弾性散乱を超前方で測定した。ターゲットは$$^{144}$$Sm,$$^{148}$$Sm,$$^{150}$$Sm,$$^{152}$$Sm,$$^{154}$$Smを用いた。巨大単極子共鳴を観測した。15MeVの励起エネルギーに現れるピークは2成分から構成されることがわかった。巨大単極子共鳴の巾については$$^{154}$$Smでは$$^{144}$$Smのものについて1.7倍程度大きくなっていることがわかった。

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,13; LES解析におけるホットレグ配管出入口条件等の影響検討

村上 貴裕*; 江口 譲*; 田中 正暁; 山野 秀将

no journal, , 

高速炉実用炉ホットレグ配管内流動の数値解析において、配管出入口境界条件の影響を明らかにした。入口流速条件はエルボ部における流れの剥離特性に大きく影響しており、実験結果の再現には的確な入口条件を与えることが必要不可欠であることがわかった。一方、出口条件が剥離特性に及ぼす影響は比較的小さいことが示された。

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,25; LES解析によるエルボ部圧力変動のメカニズム解明

村上 貴裕*; 江口 譲*; 田中 正暁; 山野 秀将

no journal, , 

大口径エルボ配管内の流れを対象としたラージ・エディ・シミュレーション(LES)を実施した。解析結果の可視化から、エルボ部における周期的な圧力変動は円柱周りに見られるような後流不安定による振動と同様の現象であることが示された。

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,5; LES解析結果に基づいたエルボ部の圧力変動発生メカニズムに関する考察

村上 貴裕*; 江口 譲*; 田中 正暁; 山野 秀将

no journal, , 

In a conceptual design of Japan Sodium-cooled Fast Reactor (JSFR), short-elbow pipings with large-diameter are adopted for cooling system, in which the coolant flow causes periodical pressure fluctuation at the short-elbow. However, the mechanism of the periodical pressure fluctuation has not been clarified yet. In this paper, unsteady three-dimensional analysis by a finite element large-eddy simulation (LES) code is carried out in order to explore the mechanism of the periodical pressure fluctuation in short-elbow pipings, based on visualizations of dynamic flow structure in the numerical results.

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。

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