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報告書

反応度事故条件下における高発熱量負荷時の機械的エネルギーと燃料の微粒子化

鶴田 隆治; 斎藤 伸三; 落合 政昭

JAERI-M 84-235, 44 Pages, 1985/01

JAERI-M-84-235.pdf:1.67MB

燃料微粒子化は溶解燃料-冷却材相互作用の素過程を構成する重要な課題であり、その解明は未だ十分ではない。そのため、反応度事故を模擬したNSRR実験によってUO$$_{2}$$燃料を微粒子化し、粒度分布を求め、かつ、燃料微粒子化の機構を検討した。すなわち、粒度分布は対数表示のRosin-Rammler分布側によって良く記述できること、また、機械的エネルギーへの転換率は粒子の全体積と全表面積の比として定義した体面積平均径に反比例し、微粒子化の程度を示す代表寸法として適当であることを示した。さらに、燃料微粒子化機構に対するWeber型流体力学的不安定モデルによって実験結果を説明できることを明らかにした。このモデルによれば燃料は球形粒子になる筈である。実験では多くの球形粒子が観察されたが、その大部分は中空で破裂口を有しており、固化過程において球形粒子の内圧破裂が生じているものと思われる。

論文

Fuel fragmentation and mechanical energy conversion ratio at rapid deposition of high energy in LWR fuels

鶴田 隆治*; 落合 政昭*; 斎藤 伸三

Journal of Nuclear Science and Technology, 22(9), p.742 - 754, 1985/00

 被引用回数:15 パーセンタイル:14.67(Nuclear Science & Technology)

燃料微粒子化は溶融燃料-冷却材相互作用(MFCI)の素過程を構成する重要な課題であり、その解明は未だ十分ではない。そのため、反応度事故を模擬したNSRR実験によってUO$$_{2}$$燃料を微粒子化し、その粒度分布を求め、かつ、燃料微粒子化の機構を検討した。さらに熱エネルギから機械的エネルギへの転換率を求め、これと燃料微粒子化との関係についても考察した。その結果、粒度分布は対数表示のRosin-Rammler分布則によって良く記述できること、及び、燃料微粒子化機構はWeber型流力不安定モデルならびに内圧破裂モデルにより説明できることを明らかにした。また、機械的エネルギ転換率は粒子の全体積と全表面積の比である体面積平均径に反比例すること、冷却材サブクール度や燃料-水比の影響を受けることを示した。

論文

Evaluation of thermocouple fin effect in cladding surface temperature measurement during film boiling

鶴田 隆治; 藤城 俊夫

Journal of Nuclear Science and Technology, 21(7), p.515 - 527, 1984/00

 被引用回数:7 パーセンタイル:36.73(Nuclear Science & Technology)

反応度事故時の燃料挙動を調べる上で被覆管表面温度は重要な情報を与えるため、温度測定に付随する熱電対のフィン効果の程度を知る必要がある。本報では、燃料棒が高温となる膜沸騰状態において熱電対のフィン効果を評価するための式を導出し、自然対流ならびに強制対流の場合を例にとってその結果を示した。さらに、種々の太さの熱電対による温度測定実験を行い、酸化膜厚から評価した温度降下が導出した評価式による結果と良く一致することを示した。以上の結果に基づき、自然対流条件下において被覆管温度が1000$$^{circ}$$Cを超える場合、線径0.2mmおよび0.3mmの熱電対(Pt-Pt・13%Rh)による温度降下はそれぞれ約120$$^{circ}$$Cおよび約150$$^{circ}$$Cとなることを示し、また、線径・被覆管温度とともにフィン効果が増し、とりわけ強制対流条件下やクエンチ点近傍のような蒸気膜が薄い場合にフィン効果は大きくなることを確認した。

報告書

燃料ペレット偏心時の二次元燃料挙動解析コードNSR-EXENTの開発; 解析モデルおよびサンプル計算結果

藤城 俊夫; 白川 典幸*; 鶴田 隆治

JAERI-M 83-187, 58 Pages, 1983/11

JAERI-M-83-187.pdf:1.39MB

反応度事故条件下の燃料の温度挙動を解析し、実験結果と照合する上で、燃料ペレットの偏心によるギャップ熱伝達の周方向分布や被覆管に取付けた熱電対のフィン効果による局所的な冷却の影響が無視できないことが分ってきた。また、ジルカロイ-水反応による発熱やUO$$_{2}$$-ジルカロイ共晶反応によるペレット・被覆管の融着による影響のためにこの局所的な影響が助長される可能性があることも問題となってきている。そこで、以上の各効果をモデル化し、かつ、パラメータ計算に適するよう短時間で処理できるようにモデルを工夫した二次元燃料挙動解析コードNSR-EXENTを開発した。本報告は、NSR-EXENTの解析モデルおよびサンプル計算にもとづく解析機能の評価結果をまとめたものである。

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