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論文

Experiments on gas entrainment phenomena due to free surface vortex induced by flow passing beside stagnation region

江連 俊樹; 伊藤 啓; 田中 正暁; 大島 宏之; 亀山 祐理*

Nuclear Engineering and Design, 350, p.90 - 97, 2019/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:57.07(Nuclear Science & Technology)

本論文では、よどみ領域周辺のせん断流により発生する自由表面渦型のガス巻込みに関する実験結果を報告する。実験では、水平方向流速および吸込み速度を数条件変化させ、液面のくぼみ形状と渦周囲の速度分布の関係を、可視化と粒子画像流速測定法により同時に把握し、液面直下と液面と吸込みノズル中間断面の速度分布から循環と鉛直速度勾配を評価した。ガス巻込みの評価手法開発の基礎的なデータとして、循環、鉛直速度勾配、およびガスコア長それぞれの時間発達の関係を定量的に取得した。その上で、渦モデルに基づくガス巻込み評価が有効であることを確認した。

論文

Study on multi-dimensional core cooling behavior of sodium-cooled fast reactors under DRACS operating conditions

江連 俊樹; 小野島 貴光; 田中 正暁; 小林 順; 栗原 成計; 亀山 祐理*

Proceedings of 18th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-18) (USB Flash Drive), p.3355 - 3363, 2019/08

ナトリウム冷却炉の安全性強化の一環として、模擬炉心部として電気ヒータによる加熱チャンネル30体と非加熱チャンネル25体を有するPLANDTL2試験装置を用い、崩壊熱除去システム作動時を対象とする定常ナトリウム試験を実施した。本研究では、崩壊熱除去システムとして、上部プレナム内に設置した浸漬型直接熱交換器(DHX)を有する直接反応器補助冷却システム(DRACS)を用いた。本報では、主循環系統内を流動させずにDRACSを作動させた条件下で実施した予備試験結果について、DHX運転下における炉心プレナム間の相互作用および燃料集合体外側からの炉心冷却挙動を含めて報告する。

論文

Experiments on gas entrainment phenomena due to free surface vortex induced by flow passing beside stagnation region

江連 俊樹; 伊藤 啓; 田中 正暁; 大島 宏之; 亀山 祐理*

Proceedings of 17th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-17) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2017/09

ナトリウム冷却高速炉設計の重要課題である液面からのカバーガス巻込みについて、よどみ部と周辺流れの間に発生する自由表面渦ガス巻込みに関する実験研究を行った。水平および吸込み流速を数条件変化させ、自由液面の可視化と粒子画像流速計測適用することで自由液面部くぼみ形状と渦廻りの流速分布をそれぞれ同時に計測した。実験で得られた液面形状および速度分布より、ガス巻込み渦に関する循環、鉛直報告速度勾配およびくぼみ形状それぞれの時間発達の関係をガス巻込み評価手法整備用の基礎実験データとして定量把握した。さらに、渦モデルに基づくガス巻込み評価の有効性を確認した。

論文

配管入口部に発生する液中渦キャビテーションに粘性が与える影響についての研究

江連 俊樹; 伊藤 啓; 亀山 祐理*; 上出 英樹; 功刀 資彰*

日本原子力学会和文論文誌, 15(3), p.151 - 158, 2016/09

高速炉における液中渦キャビテーション評価手法構築の一環として、単一吸込み管部に発生する液中渦キャビテーションに対し流体の粘性が与える影響について調査した。可視化試験の結果から、キャビテーション発生に対する動粘性係数変化の影響は、動粘性係数が大きい条件程顕著に現れるとの結論を得た。さらに、循環と動粘性係数の比である無次元循環と液中渦キャビテーション間欠発生移行点でのキャビテーション係数により液中渦キャビテーション発生データを整理することで、異なる動粘性係数条件下における液中渦キャビテーションの間欠発生移行条件を評価できることを確認した。

論文

Experimental measurement of vortex cavitation around a suction pipe inlet

江連 俊樹; 伊藤 啓; 亀山 祐理*; 栗原 成計; 功刀 資彰*

混相流, 30(2), p.189 - 196, 2016/06

In this study, experiments on vortex cavitation are carried out using a simple water cylindrical vessel with a suction nozzle. In order to understand the fundamental behavior of vortex cavitation, its instantaneous occurrence behavior is grasped by visualization using high speed camera. Velocity distribution around vortex, which causes cavitation, is also quantitatively grasped by means of Particle Image Velocimetry. From visualization measurements, vortex cavitation is considered to be triggered by the wall nuclei and the cavity develops immediately toward the suction nozzle once triggering occurs on the bottom wall. In addition, distribution of pressure decrease along vortex center estimated based on Burgers model and measured velocity distribution shows monotone increase from the bottom wall toward the suction nozzle. As the results, the cavity is thought to develop toward the suction nozzle intake immediately, if some triggering of cavitation occur on the bottom wall.

論文

Experimental study on vortex cavitation in scaled upper plenum model of Japan Sodium-cooled Fast Reactor, 1; Evaluation of circulation and vortex cavitation occurrences using vortex model

江連 俊樹; 伊藤 啓; 亀山 祐理*; 萩原 裕之*; 上出 英樹

Proceedings of 9th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-9) (CD-ROM), 7 Pages, 2014/11

A water experiment in the 1/22 scaled upper plenum model of JSFR was performed to clarify behavior of vortex cavitation occurrences. Velocity distributions between H/L intakes and R/V wall were obtained under various H/L inlet velocity and temperature conditions. Pressure drop at vortex center was evaluated from obtained velocity distributions based on the Burgers vortex model. Evaluated value of pressure drop in time series was also compared with temporal behavior of vortex cavitation occurrences. As the results, circulation around vortex was quantified and time-averaged normalized circulation was observed to be nearly constant independent on the variation of Reynolds number at H/L pipe intakes. The evaluated value of pressure drop showed qualitatively consistent behavior to occurrences of vortex cavitation in time series. Consequently, it is confirmed that occurrences of vortex cavitation can be predicted by means of the evaluation method based on Burgers vortex model.

報告書

配管合流部体系に関する高サイクル熱疲労現象の研究; 流体から構造材への温度変動伝達挙動評価

木村 暢之; 小林 順; 亀山 祐理*; 長澤 一嘉*; 江連 俊樹; 小野 綾子; 上出 英樹

JAEA-Research 2014-009, 104 Pages, 2014/07

JAEA-Research-2014-009.pdf:15.23MB
JAEA-Research-2014-009-appendix(CD-ROM).pdf:17.88MB

本研究では、T字管体系配管合流部におけるサーマルストライピングを対象とし、枝配管からの噴流が主配管壁面に沿って流れる壁面噴流条件における非定常の熱伝達挙動を明らかにする試験(WATLON試験)を実施した。試験では、流体温度分布と構造材温度分布の同時計測および構造材温度分布と主配管内の流速分布の同時計測を行い、流体混合部における壁面への熱伝達率および伝達挙動の局所流速依存性を把握した。試験の結果、壁面噴流条件での熱伝達率は、温度変動が特に大きい領域において、平滑な直管を対象としたDittus-Boelterの相関式に比べ、およそ2倍から6倍となることがわかった。さらに、壁面近傍における流速の増加と壁面における熱伝達率は相関があることがわかった。

論文

Effects of fluid viscosity on occurrence behavior of vortex cavitation; Vortex structures and occurrence condition

江連 俊樹; 伊藤 啓; 木村 暢之; 小野島 貴光; 上出 英樹; 亀山 祐理*

Proceedings of 15th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-15) (USB Flash Drive), 12 Pages, 2013/05

液中渦キャビテーションついて、流体の粘性が発生に与える影響を明らかにするため、円筒の水体系における実験研究を実施した。水の動粘性及び吸込み管流速をパラメータとして数条件変化させ、流速鉛直及び水平断面における流速分布を把握した。試験の結果、フローパターンや、渦周囲の循環の大きさなど渦構造について把握するとともに、容器底面から吸込みノズルへ向けて渦が発達する過程を明らかにした。これらの結果を液中渦キャビテーション発生条件の整理に反映した。

口頭

ナトリウム冷却高速炉ホットレグ配管入口部における液中渦キャビテーションに関する研究,5; 複雑体系における吸込み管周囲の循環計測結果-

江連 俊樹; 伊藤 啓; 亀山 祐理*; 上出 英樹

no journal, , 

液中渦キャビテーションついて、ナトリウム大型炉の炉上部プレナムと相似な形状を持った1/22縮尺の水試験装置においてホットレグ周囲の流速分布をPIV計測し、液中渦周囲の循環の大きさを把握した。その結果、ホットレグ入口流速で規格化した循環は粘性に依存せず、ほぼ一定であることを確認した。

口頭

液中渦キャビテーション周囲の流速分布からの圧力低下量評価

江連 俊樹; 伊藤 啓; 亀山 祐理*; 上出 英樹; 功刀 資彰*

no journal, , 

ナトリウム(Na)冷却高速炉における液中渦キャビテーションについての評価手法構築に関連し、基礎的な円筒体系での水試験を実施し、液中渦周囲の流速分布をPIV計測により定量把握した。得られた流速分布に対して前述の渦モデルを用いた評価手法を適用し、減圧量を評価した結果を報告する。

口頭

ナトリウム冷却高速炉ホットレグ配管入口部における液中渦キャビテーションに関する研究,6; 旋回流ベーン角度変更時の無次元循環整理の適用性

江連 俊樹; 伊藤 啓; 亀山 祐理*; 栗原 成計; 功刀 資彰*

no journal, , 

ナトリウム大型炉における液中渦キャビテーション発生に対するスケール効果確認の一環として、単一の吸込み管を持つ円筒体系において試験を行った。体系に旋回流を与えるためのベーン角度を変化させ、異なる旋回強さ(スワール数)が与えられた条件下での液中渦発生条件および局所循環量を定量計測した。その結果、体系に与えられる旋回強さが異なる場合でも、無次元循環とキャビテーション係数により発生条件の整理が可能であることを明らかにした。

口頭

ナトリウム冷却高速炉ホットレグ配管入口部における液中渦キャビテーションに関する研究,8; 渦粘性を考慮した液中渦キャビテーション評価

江連 俊樹; 伊藤 啓; 亀山 祐理*; 栗原 成計; 功刀 資彰*

no journal, , 

液中渦キャビテーション発生評価手法構築に関連し、Burgersモデルに基づく渦中心減圧量評価式の適用性検討を実施している。本研究では、乱流渦粘性の影響を考慮した修正式を用いて円筒体系試験における液中渦キャビテーション挙動を評価し、結果の妥当性について検討を行った。

口頭

Development of evaluation method for vortex cavitation onset behavior in sodium-cooled fast reactor

江連 俊樹; 伊藤 啓; 亀山 祐理*; 栗原 成計; 功刀 資彰*

no journal, , 

アドバンストループ型ナトリウム冷却炉の小型水試験結果に対して渦モデルに基づく液中渦評価法を適用し、評価法のナトリウム冷却高速炉内の液中渦キャビテーション評価への適用性を検討した。さらに、評価法における渦減圧量評価精度を向上させるため、別途実施された単純体系での試験結果に基づいた減圧量評価式の修正を提案した。その結果、代表的な試験ケースを対象とした評価結果から得られた減圧量は時間と共に変動しておりに、減圧量が極大となる時間付近に試験での液中渦キャビテーション発生も集中しており、評価法は液中渦挙動を定性的に把握可能であることの結果を得た。さらに、提案した修正式により、本評価法は液中渦挙動を定量的にも評価可能であるとの見通を得た。

口頭

ナトリウム冷却高速炉のガス巻込みに関する研究,11; せん断流れ体系でのガス巻込みに対する渦モデル評価の適用検討

江連 俊樹; 伊藤 啓*; 亀山 祐理*; 田中 正暁; 栗原 成計; 大島 宏之

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉におけるガス巻込み評価手法確立の一環として、せん断流れ体系においてくぼみ渦型のガス巻込みを発生させ、PIVと可視化計測により、くぼみ渦周囲の流速データおよび最大くぼみ量を同時計測した。実験で得られた流速データに対し、渦モデル基づく評価を適用して評価した結果と実測によるくぼみ量との比較を行った。その結果、保守側の評価ではあるが渦モデルに基づく評価により、妥当なくぼみ量評価が可能であることを明らかにした。

口頭

ナトリウム冷却高速炉の炉心崩壊熱除去に関する研究; 炉内直接冷却器による容器内冷却特性

江連 俊樹; 小野島 貴光; 田中 正暁; 亀山 祐理*

no journal, , 

ナトリウム高速炉の安全性強化の一環として、浸漬型の直接熱交換器(DHX)による炉容器内部の自然循環のみで炉心領域を冷却する場合における炉心領域の冷却挙動把握を目的としてPLANDTL-2を実施した。試験の結果、DHXからの冷却材が炉心領域に潜り込む条件下における、炉心領域の温度分布を定量把握すると共に、チャンネル間に生じる浮力差による流量再配分により、炉心中段領域の温度分布が平坦化することを把握した。

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