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深井 尋史*; 古谷 正裕*; 山野 秀将
Nuclear Engineering and Technology, 55(3), p.902 - 907, 2023/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)本論文は、炭化ホウ素(B
C)とステンレス鋼(SS)の共晶溶融・固化反応に関する反応生成物及びその分布を扱う。BC-SS共晶反応への炭素の存在の影響を調べるため、ホウ化鉄(FeB)とSSの反応を比較して、多変量スペクトル解析を用いたラマン分光分析を実施した。走査電子顕微鏡とエネルギー分散型X線分析も実施し、Cr, Ni, Feのような純金属の要素情報を調べた。BC-SS試料では、界面層に非結晶カーボンやFeB, Fe
Bが見られた。それに対して、FeB-SS試料では、界面にはそのような界面層が見られなかった。
山野 秀将; 高井 俊秀; 古川 智弘; 菊地 晋; 江村 優軌; 神山 健司; 福山 博之*; 東 英生*; 西 剛史*; 太田 弘道*; et al.
Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference / Light Water Reactor Fuel Performance Conference (Global/Top Fuel 2019) (USB Flash Drive), p.418 - 427, 2019/09
制御棒材の炭化ホウ素(BC)とステンレス鋼(SS)の共晶溶融反応及び移動挙動は、ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故(CDA)評価における重要な課題の一つである。CDAの数値解析では、このような挙動のシミュレーションはこれまで行われたことがないため、物理モデルを開発しそれをCDA解析コードに組み入れる必要がある。本研究では、BC-SS共晶溶融実験、共晶溶融の熱物性計測、共晶溶融反応の物理モデル開発に焦点を当てている。共晶実験では、可視化実験,反応速度実験,材料分析を行う。物性は液相から固相までの範囲で測定する。これらの反応速度や物性を基に、シビアアクシデント解析コードのための物理モデルを開発する。本発表はプロジェクト全体概要及び平成29年度までの進捗概要について報告する。この論文における具体的成果は、共晶溶融実験において固化したBC-SS共晶試料のホウ素濃度分布で、これはコンピュータコードに組み込まれた共晶物理特性の検証に用いられる。
西 義久*; 木下 泉*; 古谷 正裕*; 竹中 信幸*; 松林 政仁; 鶴野 晃
Fifth World Conf. on Neutron Radiography, 0, p.548 - 555, 1996/00
高速炉用の蒸気発生器として1次ナトリウムで加熱した液体金属と水との直接接触伝熱を利用したものが提案されている。この蒸気発生器は、従来型の伝熱管を介して水とナトリウムが熱交換する蒸気発生器と比較して、ナトリウム-水反応対策設備の大幅な合理化が可能でコンパクトであり、高速増殖炉の建設コストの低減が期待できる。これまで、溶融金属中に水を注入する伝熱実験が行われてきたが、溶融金属中の水の蒸発のメカニズムについては既存研究も見あたらず、それに関する知見もなかった。したがって従来は、不活性ガスの挙動に関する研究や温水中のフロンの蒸発に関する研究からの類推で検討を行うことが多かった。今回JRR-3M中性子ラジオグラフィ装置を用いて溶融金属中の水の蒸発現象を可視化し、従来の実験とは異なった知見が得られた。
佐谷野 顕生*; 鹿野 文寿*; 斎藤 宣久*; 阿部 弘亨*; 岡本 孝司*; 賞雅 寛而*; 古谷 正裕*; 宮野 征巳*; 吉川 正人
no journal, ,
原子炉内の燃料棒をジルコニア等の酸化金属で被覆すれば、燃料棒の発する放射線による放射線誘起表面活性(RISA)効果で酸化金属表面の炉水への熱伝達率が改善されるため、既存の原子力施設の限界熱出力の向上が期待できる。今回は、高速で炉水が流れる燃料棒近傍において、RISA現象を発して親水化した燃料棒被覆材の表面熱伝達率の安定性を調べるため、
線照射により親水化させた酸化金属の試験体を高速水流中に曝し、その表面親水性の変化を調べた。初めに、ジルコニアの板状試験体(10
352.5mm)を大気中、積算線量378kGyで線照射し、表面を親水化させた後、常温,100
C、及び285Cで各1時間高速水流中に曝した。その後、冷風にて乾燥してから約5
lの純水を滴下して接触角を測定し、ぬれ性を評価した。その結果、一旦親水化した表面は、高速流水に曝しても、親水性を保ち続けることが解った。このことから、実炉環境下においては、RISA効果により親水化した表面が、少なくとも炉水の流速効果では疎水化しないと結論することができた。
永武 拓; 高瀬 和之; 古谷 正裕*; 吉田 啓之; 永瀬 文久
no journal, ,
福島第一原子力発電所では、全電源喪失により燃料棒の冷却ができなくなり炉心溶融に至った。溶融した燃料は圧力容器下部にデブリとして堆積していると考えられており、したがって、廃炉措置を行うにあたり、溶融燃料取り出しや再臨界評価のためのデブリ分布等の情報が必要である。本研究では、福島第一原子力発電所廃炉措置等に資するため、燃料溶融及び溶融燃料の落下挙動に着目し、炉心構成要素である燃料棒・チャンネルボックス・制御棒の溶融過程を解析可能である粒子法をもとにした数値解析手法の開発を目的とする。本報では、本解析手法開発の研究計画の概要について報告する。
古谷 正裕*; 永武 拓; 高瀬 和之; 吉田 啓之; 永瀬 文久
no journal, ,
福島第一原子力発電所の廃炉措置に必要な溶融燃料分布を評価するため、溶融凝固を精緻に扱うことのできる解析手法を粒子法に基づき開発している。支配現象の一つである溶融移動は、潜熱が与えられて出現した液層が重力などの体積力や外部の流体移動による剪断力を受け、一方で粘性力や表面張力により拘束される。対流熱伝達も顕著になり、流動と伝熱が重畳する複雑現象である。流動と伝熱に影響を及ぼす動粘性係数は、融点近傍では温度に対して大きく変化する。本研究では円柱状の金属を一定温度に保持した空気雰囲気中に設置することで金属が溶融移動する過程を三方向から観察し、粒子法の妥当性を確認する実験データベースを得ることを目的とする。
永武 拓; 高瀬 和之; 古谷 正裕*; 吉田 啓之; 永瀬 文久
no journal, ,
福島第一原子力発電所では、全電源喪失により燃料棒の冷却ができなくなり炉心溶融に至った。溶融した燃料は圧力容器下部にデブリとして堆積していると考えられており、したがって、廃止措置を行うにあたり、溶融燃料取り出しや再臨界評価のためのデブリ分布等の情報が必要である。本研究では、福島第一原子力発電所廃止措置に資するため、燃料溶融及び溶融燃料の落下挙動に着目し、炉心構成要素である燃料棒・チャンネルボックス・制御棒の溶融過程を詳細に把握できる手法を、原子力機構が開発した粒子法による三次元流体解析コードPOPCORNをもとに開発している。POPCORNに対し、熱伝導解析機能、固液相変化解析機能及び輻射解析機能等を追加し、同時に行う実験により検証を行うことで、変形・溶融現象の解析を可能とする。本報では、熱伝導解析機能及び相変化解析機能を追加し、実験体系を簡略模擬した体系にて予備解析を実施した結果を示す。
古谷 正裕*; 永武 拓; 高瀬 和之; 吉田 啓之; 永瀬 文久
no journal, ,
原子炉の過酷事故時に燃料が溶融移動する過程は、燃料の分散挙動を把握するうえで重要である。溶融移動は、潜熱が与えられて出現した液相が重力などの体積力や外部の流体移動による剪断力を受け、一方で粘性力や表面張力により拘束される。対流熱伝達も顕著になり、流動と伝熱に影響を及ぼす動粘性係数が、融点近傍では温度に対して大きく変化するため、流動と伝熱が重畳する複雑現象となる。このような複雑に変化する界面を計算格子で捉える方法としてはVOF法やLevel Set法など数多くの手法が存在する。一方、Moving Particle Semi-implicit (MPS)法では粒子の集合として計算格子によらず界面を表現できる。著者らはMPS法のさらなる改良に向けた研究を実施している。本研究では開発する解析手法の妥当性を確認するために必要な実験データベースとして、円柱状の金属を一定温度に保持した空気雰囲気中に設置し、その溶融移動過程を三方向から観察した結果について示す。
永武 拓; 古谷 正裕*; 高瀬 和之; 吉田 啓之; 永瀬 文久
no journal, ,
At the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant, the Great East Japan Earthquake and tsunami attacked the power plant on March 11, 2011. The tsunami caused station black out. Finally, the core meltdown occurred at Unit-1, 2 and 3. To clarify the core meltdown process, it is necessary to understand the melting behavior of fuel elements which consist of fuel assemblies and control rods. To understand this melting behavior, the fundamental characteristics and mechanism of the melting fuel elements must be evaluated. Then, we have developed the numerical simulation method for fundamental melting behavior of fuel elements based on the Moving Particle Semi-implicit (MPS) method. In this paper, outline of the presently developed numerical simulation method is shown. Then, the experiment to obtain the validation data for the simulation method is explained. The preliminary analysis results by the presently developed simulation method are shown and compared with the experimental results.
山野 秀将; 高井 俊秀; 古川 智弘; 江村 優軌; 倉田 正輝; 東 英生*; 福山 博之*; 西 剛史*; 太田 弘道*; Liu, X.*; et al.
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故評価において制御棒材の炭化ホウ素とステンレス鋼の共晶溶融反応及び移動挙動を模擬できるようにするため、共晶溶融物の熱物性評価、共晶溶融反応実験及び材料分析、共晶溶融反応に関する物理モデル開発及び実機適用解析を実施する研究プロジェクトを立ち上げた。ここでは、プロジェクト全体概要及び初年度(平成28年度)の進捗概要について報告する。
山野 秀将; 高井 俊秀; 古川 智弘; 斉藤 淳一; 菊地 晋; 江村 優軌; 東 英生*; 福山 博之*; 西 剛史*; 太田 弘道*; et al.
no journal, ,
我が国の先進ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故評価において制御棒材の炭化ホウ素(BC)とステンレス鋼(SS)の共晶溶融反応及び移動挙動を模擬する必要がある。そのため、新規プロジェクトを立ち上げ、共晶溶融反応実験、共晶溶融物の熱物性評価、共晶溶融反応に関する物理モデル開発に着手した。共晶溶融実験では可視化実験、反応速度実験及び材料分析を行う。物性は液相から固相までの範囲で測定する。これらの反応速度や物性を基に、シビアアクシデント解析コードのための物理モデルを開発する。本発表はプロジェクト全体概要及び平成29年度までの進捗概要について報告する。
