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朽山 修*; 高須 亜紀*; 池田 孝夫*; 木村 英雄; 佐藤 正知*; 長崎 晋也*; 中山 真一; 新堀 雄一*; 古屋 廣高*; 三頭 聰明*; et al.
原子力バックエンド研究, 5(1), p.3 - 19, 1998/08
放射性廃棄物の地層処分の安全評価において、現在用いられている核種移行モデルは主として、固体物質による遅延効果を収着分配係数K
を用いて評価している。しかしながら、収着はその機構が未だ十分解明されていない現象であるため、移行モデルKを用いるにあたっては、いくつかの注意が必要となる。この問題は、収着が固体と水の界面あるいはその近傍で起こる不均一系の反応であることと、核種の移行媒体である地質媒体の物理的性質や化学的性質が一様でないことに起因している。本論文はKを用いて記述できる収着現象の範囲について考え、さらに原位置での核種移行の評価に対するKによる記述の妥当性と適用性について考察した。
安 俊弘*; 池田 孝夫*; 大江 俊昭*; 菅野 毅*; 坂本 義昭; 千葉 保*; 塚本 政樹*; 中山 真一; 長崎 晋也*; 坂野 且典*; et al.
日本原子力学会誌, 37(1), p.59 - 77, 1995/00
被引用回数：12 パーセンタイル：73.25(Nuclear Science & Technology)高レベル放射性廃棄物地層処分システムを構成するそれぞれのバリアが果たす機能を定量的に評価し、地層処分システムの安全評価上重要となる放射性核種、パラメータを明らかにした。花崗岩地下水組成を基にベントナイト緩衡材水相の組成及び処分環境下での放射性核種の溶解度を地球化学平衡計算コードPHREEQEによって推定した。物質移動理論に基づくガラス固化体溶解解析、放出された放射性核種の析出解析によりベントナイト緩衡材内側境界条件を決定し、多メンバ崩壊系列、溶解度の同位体共有を考慮して移行解析を行った。その結果、人工バリアからの放出核種ではPuがハザードを支配する核種となること、天然バリア出口では、吸着分配係数の小さい
Cs,
Tc,
Iのもたらすハザードが重要となり、分配係数の大きいアクチニド核種の寄与は小さいこと、および多重バリアによりハザードのピークは1億分の1になることがわかった。
大江 俊昭*; 安 俊弘*; 池田 孝夫*; 菅野 毅*; 千葉 保*; 塚本 政樹*; 中山 真一; 長崎 晋也*
日本原子力学会誌, 35(5), p.420 - 437, 1993/05
被引用回数：6 パーセンタイル：55.27(Nuclear Science & Technology)高レベル廃棄物地層処分の安全評価シナリオのひとつである地下水移行シナリオにおいて、従来の解析でしばしば想定されている、(1)固化体からの核種放出は処分場閉鎖後千年目からとする、(2)ニアフィールドでは地下水は還元性である、という仮定の妥当性の検討を目的として、処分開始直後から緩衝材層が水分飽和に達するまでの時間、水分飽和後の緩衝材間隙水中の化学的環境条件、処分場内での水素発生の影響を公開コードTOUGH,PHREEQE,CHEMSIMUL等により各々解析した。その結果、(1)緩衝材層の最高温度は100
C以下で地下水の冠水は数十年以内である。(2)浸入した地下水は緩衝材中の鉱物との反応により還元性となる。(3)地下水冠水までの水蒸気によるオーバーパックの腐食は無視でき、また冠水後も還元環境のため、既存の腐食実験データからはオーバーパックの腐食寿命を1000年とする仮定には裕度がある、ことなどがわかった。
長崎 孝夫*; 青木 尊之*; 杉原 健太; 内田 遥己*
no journal, ,
PLIC-VOF法を用いて核生成プール沸騰の数値シミュレーションを行った。加熱された壁面上で成長する気泡の蒸発にはマイクロレイヤーモデルを考慮した。その結果、壁面の過熱度が増加するにつれて、一次気泡の合体によってより大きな気泡が形成され、最終的には加熱された壁面が雲状の大きな蒸気塊で覆われることが示された。このような沸騰挙動は、実験観察とよく一致する。
三好 健斗*; 長崎 孝夫*; 青木 尊之*; 杉原 健太
no journal, ,
プール沸騰の詳細な構造を調べるために、核沸騰の数値シミュレーションを実施した。拡散界面モデルに比べて高解像度なPLIC-VOF法を採用し、界面の曲率計算にはレベルセット法よりも高精度となる高さ関数法を用いた。圧力場の計算には弱圧縮性解法による陽解法を採用した。ベンチマークテストとして、過熱流体中の球状気泡成長シミュレーションを実施し、解析解とよく一致する結果を得た。単一気泡の核沸騰を計算したところ、加熱された壁面上での気泡の成長は実験データとよく一致した。最後に、複数の核生成サイトを有する核沸騰シミュレーションを実施した。最大格子数は256
256256、最小格子サイズは0.039mmである。大きな二次気泡の形成など、沸騰の現実的な挙動が再現された。壁面熱流束の予測値は過熱度が小さい場合には実験値に近い値を示したが、過熱度が大きい場合には実験値を下回る結果となった。
長崎 孝夫*; 青木 尊之*; 杉原 健太; 内田 遥己*
no journal, ,
プール核沸騰の数値シミュレーションをPLIC-VOF法を用いて行った。発泡点密度は壁過熱に依存する実験式に基づいて与えた。接触線近傍での急激な蒸発については、ミクロ領域モデルを考慮した。計算の結果、壁面過熱度が小さい場合には、離散的な気泡核生成が現れ、その結果生じる壁面熱流束は小さいことがわかった。壁面過熱度が大きい場合には、沸騰挙動が激しくなり、合体した大きな気泡が発生し、壁面過熱度の増加とともに壁面熱流束が急激に増加する。
長崎 孝夫*; 青木 尊之*; 杉原 健太; 内田 遥己*
no journal, ,
核生成プール沸騰の数値シミュレーションを実施し、沸騰挙動と熱伝達を予測した。高熱流束で加熱壁付近の詳細な沸騰構造を捉えるために、PLIC-VOF法を用いた。また、圧力のポアソン方程式を解かずに陽解法で計算を可能とするために弱圧縮性流体モデルを採用した。温度場は液-蒸気界面での精密な境界条件を使用して解かれ、蒸発質量流束を正確に評価した。接触線付近での蒸発のために、マイクロリージョンモデルとマイクロレイヤーモデルの2種類のサブグリッドスケールモデルを利用した。使用する流体は大気圧下の水で、加熱面温度は一定に保たれ、壁面過熱度は14Cと17Cとした。核生成点の分布は実験に基づいて設定した。シミュレーション結果は実験における沸騰モードと良く一致しており、マイクロレイヤーモデルはより高い壁面熱流束を予測し、実験データとより良い一致を示した。
長崎 孝夫*; 青木 尊之*; 杉原 健太; 西村 真人*; 中島 聖*; 中村 和博*; 丸井 堅太郎*
no journal, ,
沸騰は原子力発電、機器冷却などで用いられる実用上重要な気液二相現象であるが、相変化を伴う複雑現象のため、その数値シミュレーションは未だ十分発展していない。本研究では沸騰の最も基本的な形態であるプール核沸騰につき、発泡点が多数存在する実際的な場合の数値シミュレーションを行った。計算手法として、特に高熱流束の沸騰では過熱壁面近傍の微細な沸騰構造を再現するため高い格子解像力が望まれることから、シャープインターフェース手法であるPLIC-VOF法を用いた。圧力場の解法として、非圧縮流れでは計算の大規模化とともに圧力のポアソン方程式のソルバーの高速化が課題となることから、本研究では弱圧縮性流体モデルを用いた。また壁面上で成長する蒸気泡底部のミクロ液膜蒸発をモデル化し、計算に組み込んだ。以上の計算手法を用いて核沸騰のシミュレーションを行い、気泡挙動および壁面熱流束について既存の実験結果との比較を行い、本シミュレーションの妥当性について検討を行った。
長崎 孝夫*; 青木 尊之*; 杉原 健太; 内田 遥己*
no journal, ,
大気圧下の水の飽和プール核沸騰を数値シミュレーションした。高熱流束時の壁面近くの気液構造を再現するため、界面追跡にPLIC-VOF法を使用した。従来の接触線蒸発モデルではなく、今回はミクロ液膜モデルを採用した。加熱面は計算領域の中央部に設定し、等温条件とした。発泡点は実験式に基づきランダムに配置し、初期気泡として半球状の気泡を設定した。壁面過熱度
が14Kでは孤立泡が発生し、17Kでは泡が合体して大きな気泡が形成された。20Kでは壁面上に蒸気塊ができ、その内部に島状の液体が見られた。この変化は実験結果と一致している。本計算では格子サイズが0.156mmと粗いため、高熱流束時のマクロ液膜の再現は不十分であり、今後のシミュレーションでは格子解像度の向上が求められる。
長崎 孝夫*; 青木 尊之*; 杉原 健太
no journal, ,
沸騰挙動を予測するため、核生成プール沸騰の数値シミュレーションを行った。界面追跡には高分解能のPLIC-VOF法を用い、曲率計算には高さ関数法を用いて精度を向上させた。圧力場の計算には弱圧縮性流体モデルを採用し、高熱流束での蒸発にはマイクロレイヤーモデルを適用した。作動流体は大気圧の水で、加熱面温度は一定に保った。実験データに基づいて核生成部位の数を決定し、
= 14
C, 17C, 20Cの3つの壁過熱をテストした。シミュレーション結果は実験的に観測された沸騰モードとよく一致し、マイクロレイヤーモデルを用いて予測された壁面熱流束が実験データとよく一致することを確認した。
