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岡垣 百合亜; 柴本 泰照; 和田 裕貴; 安部 諭; 日引 俊詞*
Journal of Nuclear Science and Technology, 60(8), p.955 - 968, 2023/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)Pool scrubbing is an important filtering process that prevents radioactive aerosols from entering the environment in the event of severe accidents in a nuclear reactor. In this process of transporting aerosol particles using bubbles, bubble hydrodynamics plays a crucial role in modeling pool scrubbing and significantly affects particle removal in a bubble. The pool scrubbing code based on Lumped Parameter (LP) approach includes the particle removal model, and its hydrodynamic parameters are determined based on simple assumptions. We aim to apply the three-dimensional Computer Fluid Dynamics (CFD) approach to understand the detailed bubble interaction. This study validated the applicability of the CFD simulation to bubble hydrodynamics at the flow transition from a globule to a swarm region, which is critical in the stand-alone pool scrubbing code-SPARC-90. Two types of solvers based on the Volume Of Fluid (VOF) and the Simple Coupled Volume Of Fluid with Level Set (S-CLSVOF) methods were used to capture the gas-liquid interface in the CFD simulation. We used the experimental data for validation. As a result, the VOF and S-CLSVOF methods accurately predicted the bubble size and void fraction distributions. In addition, we confirmed that the bubble rise velocity of the S-CLSVOF method almost agreed with the experimental results.
和田 裕貴; 古市 紀之*; 辻 義之*
European Journal of Mechanics B, Fluids, 91, p.233 - 243, 2022/01
被引用回数：1 パーセンタイル：21.05(Mechanics)A new correction method of LDV (Laser Doppler Velocimetry) measurement volume effects on the time-averaged velocity statistics is proposed by considering the PDF (Probability Density Function) of streamwise fluctuating velocity and the streamwise cross-sectional area of the measurement volume. It is fundamentally different from the previous method using a laser intensity profile of LDV. We propose a simple equation to correct the measurement volume effects. Using this equation and calculating precisely both the measurement locations and the measurement volume, the correction of measurement volume effects on the time averaged statistics can be performed based on the LDV measurement data. From a comparison with correction method proposed by Durst et al. (1995), the present correction method provides almost same result with Durst method, and then the validity and applicability to higher Reynolds number or lower spatial conditions of two correction methods are confirmed.
竹田 武司; 和田 裕貴; 柴本 泰照
World Journal of Nuclear Science and Technology, 11(1), p.17 - 42, 2021/01
Many experiments have been conducted on accidents and transients of pressurized water reactor (PWR) employing the rig of safety assessment/large-scale test facility (ROSA/LSTF). Major results of the related integral effect tests with the LSTF were reviewed to experimentally identify thermal-hydraulic phenomena involved, regarding the PWR accident sequences in accordance with the new regulatory requirements for the Japanese light-water nuclear power plants. Key results of the recent integral effect tests utilizing the LSTF and future plans were presented relevant to multiple steam generator tube rupture accident with recovery operation, small-break loss-of-coolant accident (LOCA) with accident management measure on core exit temperature reliability, and small-break LOCA with thermal stratification under cold water injection from emergency core cooling system into cold legs.
和田 裕貴; Le, T. D.; 佐藤 聡; 柴本 泰照; 与能本 泰介
Journal of Nuclear Science and Technology, 57(1), p.100 - 113, 2020/01
被引用回数：7 パーセンタイル：61.94(Nuclear Science & Technology)The rewetting front propagation may occur when the fuel rod is cooled by the liquid film flow after it is dried out under accident conditions for BWR cores. Our previous study has revealed importance of precursory cooling, defined as a rapid cooling just before the rewetting, which has a significant effect on the propagation velocity. To understand the mechanism of the precursory cooling, we conducted heat transfer experiments using a single heater rod contained inside the transparent glass pipe to measure heat transfer behavior with simultaneous observation using a high-speed camera. The results showed characteristic effects of the wall temperature on the liquid film flow and liquid droplets formation at the rewetting front, i.e. sputtering. Even when the liquid film flows in rivulets under adiabatic condition, horizontally uniformed rewetting front was observed with increasing wall temperature due to enhanced flow resistance by sputtering. This sputtering effect was also confirmed from observations of the liquid film thickness, which increased with approaching the rewetting front. Heat transfer coefficients were predicted roughly well with a single-phase heat transfer correlation with entrance effects, suggesting the thinner thermal boundary layer downstream of the rewetting front may be one of the precursory cooling mechanisms.
佐藤 聡; 和田 裕貴; 柴本 泰照; 与能本 泰介
Nuclear Engineering and Design, 354, p.110164_1 - 110164_10, 2019/12
被引用回数：8 パーセンタイル：66.68(Nuclear Science & Technology)原子力機構ではBWRの沸騰後遷移熱伝達、過渡限界熱流束及びリウェットに関する一連の実験研究を行ってきた。これまでに、異常過渡条件をカバーする実験データベースが開発されており、またリウェット現象における先行冷却の重要性が認識されるようになった。本論文では、原子炉停止機能喪失事象、炉心熱伝達へのスペーサの効果、機構論的モデル開発のための現象の物理的理解に焦点を当て、これまでに得られた主な結果と共に、本研究のアプローチを提示した。
和田 裕貴; 佐藤 聡; 柴本 泰照; 与能本 泰介; 佐川 淳*
Proceedings of 18th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-18) (USB Flash Drive), p.4518 - 4531, 2019/08
原子力機構では、液膜のドライアウト・リウェットを液膜の有無を超音波液膜測定によって実現するための技術開発を実施している。原子力工学分野における従来研究では、使用する超音波の搬送周波数が5MHzと比較的低く、最小液膜厚さの限界値が実用的に0.1mm以上の厚い領域に限られていた。さらに、液膜厚さを評価する際の信号処理方法が生データと共に明確に示されておらず、それに伴う測定の不確かさにおける議論が充分ではない。そこで、本研究では15MHzの中心周波数を有する圧電素子と独自の駆動回路を用いた超音波液膜厚さ測定装置を開発した。本発表では、本装置における液膜測定の妥当性の検証結果、鉛直管内を流れる上昇環状液膜流を測定した結果及び管内測定に際する測定部の詳細設計について報告する。
和田 裕貴; 古市 紀之*; 草野 英祐*; 辻 義之*
Proceedings of 11th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena (TSFP-11) (Internet), 6 Pages, 2019/07
高レイノルズ数壁乱流における外層の乱流強度分布は対数関係を示すことが知られている。また、円管を除く境界層・チャネル乱流では内層の乱流強度のピーク値がレイノルズ数に依存して増加することが報告されているが、円管におけるそれらの傾向については実験データが乏しいことから未だに明らかになっていない。本発表では、高レイノルズ数円管乱流においてLDVにより取得した乱流強度分布をLDVの計測体積による空間分解能の影響を補正した結果を用い、内層の乱流強度のピーク値のレイノルズ数依存性について検討した結果を報告する。また、外層の対数関係についても先行研究結果との比較を行った結果を報告する。
和田 裕貴; 古市 紀之*; 草野 英祐*; 辻 義之*
Proceedings of 15th International Conference on Flow Dynamics (ICFD 2018) (USB Flash Drive), p.778 - 779, 2018/11
壁乱流における壁面近傍のLDV計測では相対的に測定体積が増大することにより乱流強度が過大評価されることが知られている。本発表では過大評価された測定値から真の乱流強度分布を推定する方法を提案する。円管乱流実験においてLDVでの測定位置を調整することにより相対的な測定体積を変化させて計測した乱流強度分布を用いて本補正法の妥当性について検証する。
和田 裕貴; Le, T. D.; 佐藤 聡; 柴本 泰照; 与能本 泰介
Proceedings of 26th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-26) (Internet), 10 Pages, 2018/07
Dry-out and rewet for an anticipated transition without scrum (ATWS) become one of the important issues. In order to predict all of these phenomena, it is necessary to cover wide range of thermal-hydraulic condition, and the modeling of precursory cooling is one of the key issues on the prediction. To reveal the precursory cooling phenomena in the rewetting process, rewetting experiment was carried out using a single heater rod in a circular glass pipe with air-water system at atmospheric pressure. Liquid film front thermal and dynamic behaviors were measured by thermocouples and visualization with a high speed camera. To establish a new rewetting model, liquid film flow characteristics including roll wave behavior, and the mass and energy balance of the liquid film at the rewetting front considering effects of sputtering were summarized in this paper.
古市 紀之*; 寺尾 吉哉*; 和田 裕貴; 辻 義之*
Physics of Fluids, 30(5), p.055101_1 - 055101_7, 2018/05
被引用回数：16 パーセンタイル：73.01(Mechanics)This paper reports further experimental results obtained in high Reynolds number actual flow facility in Japan. The experiments were performed in a pipe flow with water, and the friction Reynolds number was varied up to 
= 5.3 
10
. This high Reynolds number was achieved by using water as the working fluid and adopting a large-diameter pipe (387 mm) while controlling the flow rate and temperature with high accuracy and precision. The streamwise velocity was measured by laser Doppler velocimetry close to the wall, and the mean velocity profile, called log-law profile 
= (1/
) ln(y
) + 
, is especially focused. After careful verification of the mean velocity profiles in terms of the flow rate accuracy and an evaluation of the consistency of the present results with those from previously measurements in a smaller pipe (100 mm), it was found that the value of asymptotically approaches a constant value of = 0.384.
佐藤 聡; 和田 裕貴; Le, T. D.; 柴本 泰照; 与能本 泰介
Proceedings of ANS International Conference on Best Estimate Plus Uncertainties Methods (BEPU 2018) (USB Flash Drive), 12 Pages, 2018/00
本研究では、Post-BT熱伝達、液滴伝達率およびリウェット挙動を取得するため、BWRのAOOを模擬した条件において実験を行った。熱伝導方程式を解析的に解くことでリウェット挙動を調査し、リウェット速度、壁面温度および先行冷却と濡れ領域における熱伝達率の間の関係を把握した。さらに、Post-BT熱伝達とリウェット挙動へのスペーサ効果を調べるため、ATWS模擬条件において丸セル模擬スペーサを設置した実験を行った。これにより熱伝達率がモデルによる予測よりも増加すること、また低圧、高質量流束条件においてリウェット速度が増加することが示された。一連の実験を通して先行冷却が重要な役割を果たしていると考えられることから、先行冷却に着目した新しい実験を行い、リウェットフロント周辺の液膜と液滴の挙動が先行冷却メカニズムに与える影響を調べた。
上田 良夫*; 大宅 薫*; 芦川 直子*; 伊藤 篤史*; 小野 忠良*; 加藤 太治*; 川島 寿人; 河村 学思*; 剣持 貴弘*; 斎藤 誠紀*; et al.
プラズマ・核融合学会誌, 88(9), p.484 - 502, 2012/09
特定領域科研費「核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開」のレビューのうち第3章4節を執筆した。JT-60Uの30秒Hモード放電では外側ダイバータ板からの炭化水素の発生量が多いときに容器内に残留する水素量が増加することを示した。さらに外側ダイバータ板から発生した炭化水素がプラズマ中でどのような経路を輸送されるのかを調べるため、人為的に外側ダイバータから
CH
を注入する実験を行い、実験後にダイバータ・タイルを取り出しタイル上の堆積物を同定した。その結果、注入口のほぼ正面の内側ダイバータ・タイル上にCが多量のHとともに検出された。この結果は、磁力線を横切った輸送が支配的であること、及びCとHが結合した形態で輸送された可能性が高いことを示しており、これらから中性の炭化水素、すなわちCH
, x=1
4の形態で外側ダイバータから内側ダイバータまで輸送されたと解釈される。
和田 裕貴; 佐川 淳*; 広瀬 意育*; 佐藤 聡; 柴本 泰照; 与能本 泰介
no journal, ,
本研究では、パルスエコー法を利用した測定可能液膜厚さをより小さくするために中心周波数15MHzの圧電素子と独自の駆動回路を用いた超音波液膜厚さ測定装置を製作した。本装置では先行研究よりも使用する周波数が高いことから、0.2mm程度の液膜厚さまでは液膜内多重反射波が干渉することなく明確に分離して観測可能であり、それ以下の液膜厚さにおいても高い精度での液膜厚さ測定の可能性が示された。
石垣 将宏; 安部 諭; 和田 裕貴; 柴本 泰照; 与能本 泰介
no journal, ,
シビアアクシデント時の格納容器内熱水力挙動を評価するため、原子力機構では、水蒸気・空気の混合気体が壁面凝縮する際の熱流動挙動の詳細計測を実施している。本発表では、製作した蒸気・空気用の風洞装置(WINCS)の概要及び本装置による予備実験結果について報告する。
和田 裕貴; 佐川 淳*; 佐藤 聡; 柴本 泰照; 与能本 泰介
no journal, ,
本液膜計測技術開発では、これまでに15MHzの中心周波数を有する圧電素子と独自の駆動回路を用いた超音波液膜厚さ測定装置を用いた静止液膜での高精度測定を実施してきた。本発表では、これまでに開発した液膜計測装置を用いて水-空気系における垂直管内を流れる上昇環状液膜流を測定した結果について報告する。
Le, T. D.; 和田 裕貴; 柴本 泰照; 与能本 泰介
no journal, ,
A rewetting phenomenon by liquid film propagation is one of key factors to evaluate peak cladding temperature and dryout duration after the occurrence of the post-boiling transition. The AESJ (2003) proposed the empirical correlation to predict the rewetting velocity in the anticipated operational occurrence conditions, which was recently applied to the evaluation of fuel rod surface temperature during an anticipated transient without scram for the safety review on the Japanese new regulation. Our previous studies have indicated the propagation velocity of the rewetting front is significantly affected by the heat transfer in the dried region immediately before the rewetting front, which is defined as precursory cooling (PC). The mechanism of the PC is still not clarified because of insufficient related studies. Therefore, this study visually investigates liquid film front behavior on a single heater pin surface with air-water flow at atmospheric pressure. Results showed oscillatory formation of dry patches in the liquid film in the vicinity of the rewetting front. This oscillation continued until the heated rod was completely cooled.
和田 裕貴; 佐川 淳*; 佐藤 聡; 柴本 泰照; 与能本 泰介
no journal, ,
本液膜計測技術開発では、これまでに15MHzの中心周波数を有する圧電素子と独自の駆動回路を用いた超音波液膜厚さ測定装置を用いた静止液膜での高精度測定を実施してきた。本発表では、これまでに開発した液膜計測装置を用いて水-空気系における垂直管内を流れる上昇環状液膜流を測定した結果および超音波シミュレーションソフトウェアComWAVEを活用した試験部設計について発表する。
和田 裕貴; 佐藤 聡; 柴本 泰照; 与能本 泰介
no journal, ,
原子力機構における原子炉熱水力関連の安全研究に関して実施した炉心熱伝達に係る研究のうち、リウェット時の液膜先端近傍での液膜挙動および熱伝達特性に関する結果について報告する。
