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論文

Development of computational method for predicting vortex cavitation in the reactor vessel of JSFR

浜田 紀昭*; 椎名 孝次*; 藤又 和博*; 早川 教*; 渡辺 収*; 山野 秀将

Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles (FR 2009) (CD-ROM), 10 Pages, 2012/00

Na冷却高速炉において、加速流れ中の液中渦により発生する可能性があるキャビテーションを予測するため、伸長渦理論に基づく液中渦予測手法を開発した。本手法をFBR実用炉の縮小モデル試験に適用し、キャビテーションの発生を予測できる見通しを得た。

論文

Study on flow-induced-vibration evaluation of large-diameter pipings in a sodium-cooled fast reactor, 1; Sensitivity analysis of turbulent flow models for unsteady short-elbow pipe flow

相澤 康介; 中西 繁之; 山野 秀将; 小竹 庄司; 早川 教*; 渡辺 収*; 藤又 和博*

Proceedings of 6th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-6) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2008/11

JSFRで用いられるショートエルボ内の流力振動を評価するうえで、解析評価は必須である。本研究では、ショートエルボ内非定常流動に対する乱流モデルの解析を実施した。乱流モデルはLESとRSMの二つを検討することとし、両乱流モデルについて離散化手法,壁関数,メッシュ分割等をパラメータとして解析を実施し、1/3スケール水試験結果を再現できる解析モデルを選定した。両乱流モデル解析とも、エルボ下流における渦放出の非定常挙動及び剥離内の逆流を再現でき、また試験では確認できなかった剥離のスパン方向の揺らぎを明らかにした。剥離域内の圧力変動レベルは両解析と試験間でおおむね一致しているが、圧力変動のPSDについては、試験で観測された10Hz付近の卓越周波数をLESは再現できないが、RSMはよく捉えることがわかった。

論文

Numerical calculation of fluid flow within a large-diameter piping with a short-radius elbow in JSFR

相澤 康介; 山野 秀将; 小竹 庄司; 藤又 和博*

Proceedings of 7th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-7) (CD-ROM), 14 Pages, 2008/10

FBRサイクルの実用化研究開発(FaCT)で設計検討が進めているナトリウム冷却大型炉では、プラント建設費を削減するため、2ループ構成の主冷却系及びショートエルボ大口径配管を採用している。この設計概念は、10$$^{7}$$以上の高レイノルズ数域における配管内の流動励起振動挙動が課題になる。本報告では、STAR-CDコードを用いて定常解析を実施し、適切な解析モデルを選定することで、別途実施したホットレグ配管を模擬した1/3縮尺試験の流動特性(逆流を含んだ剥離域など)を再現できることを確認した。また、その検証された解析モデルを用いて、冷却材物性及び配管スケールの影響を調べるとともに、実機におけるホットレグ配管の入口境界における乱れなどの条件を考慮して流動特性の検討を実施した。その結果、実機で想定されるホットレグ配管吸込み部での乱れを考慮すると、剥離域が小さくなる可能性が示された。

報告書

ナトリウム冷却炉の上部プレナム流動特性の研究; 水流動試験の検証解析と渦予測手法の適用性検討

藤井 正; 近澤 佳隆; 此村 守; 上出 英樹; 木村 暢之; 中山 王克; 大島 宏之; 成田 均*; 藤又 和博*; 糸岡 聡*

JAEA-Research 2006-017, 113 Pages, 2006/03

JAEA-Research-2006-017.pdf:14.98MB

実用化戦略調査研究で概念設計を進めているナトリウム冷却大型炉では、従来設計よりも高流速条件となる炉上部プレナム内の流動特性を把握するため、縮尺水流動試験が実施されている。本報告では、汎用熱流体解析プログラムを用いて水試験体系を対象とした流動解析を実施し、実機体系でのプレナム内流況と気泡を伴う水中渦の評価に対する適用性を検討した。(1)1/10縮尺プレナム試験を対象に、フルード数一致条件での定常解析を実施した。解析では、炉心上部機構内部から炉容器壁に向かう噴出し流れや、切込み部からの上昇噴流等の上部プレナムでの特徴的なフローパターンを再現できる見通しを得た。また、実機体系での全体流況が水試験体系と定性的に一致することを確認するとともに、解析における数値解法や境界条件等の設定がフローパターンに及ぼす影響が明らかとなった。(2)伸長渦理論に基づく渦予測評価手法を用いて、1/10縮尺試験のディッププレート下方領域における渦の分布を評価した。実機流速一致条件の場合には、水試験と同様、コールドレグ配管壁からホットレグ配管に吸込まれる2本の渦を、気泡を伴う水中渦として同定した。この結果より、上部プレナム内で定常的に発生する液中渦を渦予測評価手法により同定できることを確認した。

報告書

LEAPコード用ブローダウンコードの改良

糸岡 聡*; 藤又 和博*

JNC-TJ9440 2003-001, 286 Pages, 2003/03

JNC-TJ9440-2003-001.pdf:9.23MB

高速炉の蒸気発生器における伝熱管破損事故に起因するナトリウム-水反応現象評価の高度化の一環として、高温ラプチャ型破損評価手法の更なる整備が進められ、限界熱流速とPost-CHF伝熱相関式に関する軽水炉研究の調査に基いて伝熱管内の冷却条件(管内熱伝達相関)の整理が実施された。 本作業では上述の管内冷却条件の整理を反映することを主目的として、次に示すLEAPコード用ブローダウンコードの改良を実施した。また、改良したLEAP-BLOWコードに対して機能確認のための適用計算を実施し、改良コードの妥当性を確認した。 ・限界熱流束(CHF)判定式(甲藤の式及びTongの式)の追加 ・Post-CHF伝熱相関式(Condie-Bengston IVの式及びGroeneveld 5.9の式)の追加 ・水・蒸気の物性値及び臨界流量計算モデルの圧力上限を水の臨界圧力まで拡張 ・考慮できる配管数及び総セクションの拡張と入力書式の変更 ・任意箇所の圧力を、PID制御による調節弁の弁開度により制御できる機能の追加

口頭

実用高速炉構造設計基準のための技術開発,16; 非弾性設計解析手法の配管設計への適用

藤又 和博*; 長島 英明*; 祐川 正之*; 柴本 宏; 井上 和彦*; 笠原 直人

no journal, , 

高速炉の配管設計では、高温運転による非弾性変形に留意する必要がある。従来の設計では、ビームモデルを用いた弾性解析とひずみ集中係数を用いてひずみを予測していたが、精度が低いことから過剰に保守的な設計となる場合があった。配管設計ではエルボ部の評価が重要であり、エルボ部は3次元的な非弾性変形を示すため、従来のビームモデルでは高精度の評価には無理があった。一方、シェルモデルによる非弾性解析は、モデル作成の手間や計算負荷の観点から実設計には不向きであった。最近の汎用の有限要素解析用ソルバには、エルボ要素が装備されている。このエルボ要素は、シェル要素並みの精度が得られ、かつ取り扱いが簡易である。そこで、設計用の配管解析法として、エルボ要素を用いた非弾性解析法を提案した。2次系ミドルレグ配管(12Cr系鋼)を対象として、設計法の適用性を確認するとともに、設計合理化の可能性について評価した。また、エルボ要素を用いてシェル要素並みの精度を得るに必要なメッシュ分割法についても検討した。この結果、高精度の評価が行え、エルボ数,配管引廻しの合理化が可能となる見通しが得られた。エルボ要素を用いることでサポート等のモデル化が容易となり、シェル要素を用いた解析と比較して、解析モデルの作成時間を1/10程度に短縮することができる。

口頭

ショートエルボ内配管内流動に対する乱流モデルの適用性検討

相澤 康介; 山野 秀将; 宇都 成昭; 小竹 庄司; 渡辺 収*; 藤又 和博*

no journal, , 

FBRサイクルの実用化研究開発(FaCT)で検討を進めているナトリウム冷却大型炉では、建設費を低減させるために、2ループ構成が採用されている。この設計概念は、10$$^7$$以上の高レイノルズ数域における配管内の流動励起振動が課題になる。配管の構造健全性を確認するうえで、非常流動解析により配管壁面における圧力変動のパワースペクトル密度を評価することが必要である。本報告では、乱流モデルのRSMとLESの適用性について1/3縮尺水試験データを用いて検討した。解析した結果、RSMがショートエルボ配管内の非定常流動解析に適していることが示された。

口頭

Na冷却高速炉における液中渦予測手法の開発

浜田 紀昭*; 藤又 和博*; 椎名 孝次*; 早川 教*; 渡辺 収*; 山野 秀将

no journal, , 

Na冷却高速炉において、加速流れ中の液中渦により発生する可能性があるキャビテーションを予測するため、伸長渦理論に基づく液中渦予測手法を開発した。本手法をFBR実用炉の縮小モデル試験に適用し、キャビテーションの発生を予測できる見通しを得た。

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