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論文

ナトリウム中に噴出する不活性ガス不足膨張衝突噴流の局所構造と対比するエロージョン試験法の開発

工藤 秀行*; 太田 淳己*; 杉山 憲一郎*; 奈良林 直*; 大島 宏之; 栗原 成計

保全学, 11(4), p.90 - 97, 2013/01

ナトリウム冷却高速炉蒸気発生器での伝熱管破損時には、高圧蒸気が低圧ナトリウム側へ漏えいし、高温,高腐食性の反応ジェットが隣接伝熱管の二次破損を引き起こす可能性がある。本研究の目的は、ナトリウム-水反応にかかわる安全評価コードの妥当性確認や改良するために必要なデータを取得する実験法の開発であり、可視化実験装置を用いた不足膨張衝突噴流の局所構造部でのナトリウム液滴エロージョン実験法について報告する。噴流構造に基づき最もエロージョンが進行すると推定されるナトリウム液滴エントレン領域でエロージョン現象が観察され、水実験での既往知見との相関を検討した。

論文

Visualization on the behavior of inert gas jets impinging on a single glass tube submerged in liquid sodium

工藤 秀行*; 杉山 憲一郎*; 奈良林 直*; 大島 宏之; 栗原 成計

Journal of Nuclear Science and Technology, 50(1), p.72 - 79, 2013/01

 被引用回数:6 パーセンタイル:44.21(Nuclear Science & Technology)

高速炉蒸気発生器におけるナトリウム-水反応ジェットを正確にモデル化するためには、反応ジェットに随伴される液体ナトリウム液滴の粒径分布や平均径に関する情報が必要となる。本研究では、液体ナトリウム中に噴出させた化学反応を伴わないアルゴンガスジェット挙動が、ガラス管を介した内視鏡を用いて可視化され、ガスジェットに随伴されるバブリング領域で液体ナトリウム液滴の粒径分布や平均径が計測された。

論文

Void fraction distributions of inert gas jets across a single cylinder with non-wetting surface in liquid sodium

工藤 秀行*; Zhao, D.*; 杉山 憲一郎*; 奈良林 直*; 大島 宏之; 栗原 成計

Journal of Nuclear Science and Technology, 49(12), p.1175 - 1185, 2012/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:25.07(Nuclear Science & Technology)

液体金属に対する濡れ性に乏しい構造材に沿ったボイド率挙動に関する研究が非常に少ない。本研究では、濡れ性や非濡れ性円筒周りの局所ボイド率分布が抵抗式プローブを用いて計測されたデータに基づき、非濡れ性単一円筒まわりのボイド率挙動が、衝突噴流,境界層流,分離流及び後流が現れるガスジェット-円筒系で定量的に議論される。

論文

Visualization on inert gas jets impinging to a glass tube submerged in liquid sodium

工藤 秀行*; 杉山 憲一郎*; 奈良林 直*; 大島 宏之; 栗原 成計

Proceedings of 20th International Conference on Nuclear Engineering and the ASME 2012 Power Conference (ICONE-20 & POWER 2012) (DVD-ROM), 6 Pages, 2012/07

ナトリウム-水反応時には、液体ナトリウム中に噴出するガスジェットの構造や液滴の大きさを把握することが重要である。本研究において、著者らは液体ナトリウム中に噴出させたガスジェットの可視化画像を撮影することに成功し、ガスジェットに随伴されるナトリウム液滴の生成過程について検討した。

論文

Study on steam generator tube wastage mechanism by liquid droplet impingement erosion, 3; Temperature and pressure measurement of two-phase free jet

吉田 篤郎*; 東 侑麻*; 奈良林 直*; Khoo Chong Weng, W.*; 新榮 邦彦*; 辻 雅司*; 大島 宏之; 栗原 成計

Proceedings of 19th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-19) (CD-ROM), 8 Pages, 2011/10

本研究は、ナトリウム冷却型高速炉蒸気発生器で生じうるウェステージ現象を定量評価するため、破損伝熱管の開口部から隣接する伝熱管へのジェット噴流による液滴衝撃エロージョン現象を模擬した実験及び解析を行い、基礎データの一つである空気中への高温・高圧の水・蒸気二相自由噴流によって生じる圧力・温度分布に関する測定結果について報告する。

論文

高速実用炉蒸気発生器における伝熱管破損事象評価手法の開発; 研究全体計画

大島 宏之; 山口 彰*; 奈良林 直*; 出口 祥啓*

第16回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.1 - 2, 2011/06

ナトリウム(Na)冷却高速炉の蒸気発生器(SG)内で伝熱管が破損すると、Na中に水・蒸気が漏洩して反応ジェットを形成し、隣接伝熱管に損傷が拡大する可能性がある。本研究は、実用高速炉のSGの合理的な安全防護と財産保護、社会的受容性の向上に資することを目的として、Na-水反応現象の機構論的解明とモデル化を行い、さまざまな設計オプションに対して早期検知や破損伝播の評価ができる汎用性の高い解析評価手法を構築するものである。本報では、構築するマルチフィジックス解析評価システムの研究開発計画概要を報告する。

論文

Void fraction measurement of gas jet in sodium pool

西崎 雅則*; 鶴岡 北斗*; 杉山 憲一郎*; 奈良林 直*; 大島 宏之

Proceedings of 17th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-17) (CD-ROM), 6 Pages, 2009/07

高速炉蒸気発生器ではナトリウム-水反応時の高温ラプチャにより伝熱管の二次破損が起こりうる。高温ラプチャ評価において、ナトリウム中のボイド分布を把握することが非常に重要となる。本実験では、直径3.5mmのノズルから流速17.3m/s$$sim$$129.8m/sのアルゴンガスを、温度443K及び293Kのナトリウム中へ噴出させ、ガスジェットの中心軸上で化学反応を伴わないボイド率分布を測定した。その結果、ノズルからの距離が減少するにつれてボイド率は増加し、ノズルからの距離が1mmの位置でボイド率が一定となることを確認した。水中よりナトリウム中のボイド率が低かったが、これはナトリウムの表面張力が水よりも大きいためと推定される。

論文

Mixing behavior of argon jet with liquid sodium around a single rod; A Basic study on sodium-water reaction

鶴岡 北斗*; 田村 武士*; 杉山 憲一郎*; 奈良林 直*; 大島 宏之

Proceedings of 16th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-16) (CD-ROM), 6 Pages, 2008/05

ナトリウム冷却高速炉の蒸気発生器では、伝熱管破損時に発生するナトリウム-水反応によって、さらに2次伝熱管破損が引き起こされるかどうかを評価することが重要である。このためJAEAでは機構論的解析コードSERAPHIMを開発している。本研究では、このSERAPHIMコードの検証及び高度化に資することを目的として、ナトリウム中ボイド率計測用のプローブを開発するとともに、アルゴンジェットを用いた単一伝熱管まわりのボイド率計測をさまざまな流速条件で実施した。その結果、水実験と異なるボイド分布となることを明らかにした。

論文

Entrainment of water around a single rod immersed in water pool with gas jet impingement, 2

田村 武士*; 曽我 和生*; 杉山 憲一郎*; 奈良林 直*; 大島 宏之; 須田 一則

Proceedings of 15th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-15) (CD-ROM), 6 Pages, 2007/04

ナトリウム冷却高速炉の蒸気発生器安全評価の観点から、ナトリウム-水反応に伴う伝熱管の二次破損現象を評価することが重要な課題となっており、SERAPHIMコードの開発が進められている。本研究では、SERAPHIMコードの検証を目的として、ナトリウムプール中でも使用可能なボイド率測定技術を開発するとともに、水プール中に設置した丸棒にアルゴンガスジェットを衝突させる実験を行い、丸棒周囲のボイド率を測定した。実験より、丸棒表面から数mm離れた位置ではボイド率が1より小さい値になることがわかり、過去の研究で得られたガスジェット中には水がエントレインされるという知見に一致することを確認した。ただし、ガス流速の高い条件では、ジェットが衝突する側のよどみ領域で水がエントレインされずにボイド率が1になることもわかった。以上の知見とともに、ナトリウムプール中でもボイド率を測定できる見通しを得た。

論文

Entrainment of water around a single rod immersed in water pool with gas jet impingement

曽我 和生*; 新倉 英人*; 杉山 憲一郎*; 奈良林 直*; 大島 宏之; 須田 一則

Proceedings of 14th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-14) (CD-ROM), 6 Pages, 2006/07

Na-水反応現象における水蒸気ジェットの挙動を理解する基礎研究として、水中に設置した単一水平円筒へArガスジェットを噴出させる可視化実験を実施し、化学反応がないジェット体系におけるガスジェットと周囲水との混合挙動を明らかにした。

口頭

単一円筒に衝突するガスジェットと周囲ナトリウムとの混合挙動

田村 武士*; 曽我 和生*; 杉山 憲一郎*; 奈良林 直*; 大島 宏之; 須田 一則

no journal, , 

Na-水反応現象での水蒸気ジェットの挙動を理解することを目標として、短時間でボイド率が測定できる測定法を開発した。ナトリウムプール中に設置した円筒にArガスジェットを衝突させる実験を実施し、ボイド率を測定することに成功した。

口頭

単一円筒に衝突するガスジェットと周囲液体との混合挙動

田村 武士*; 曽我 和生*; 杉山 憲一郎*; 奈良林 直*; 大島 宏之; 須田 一則

no journal, , 

Na-水反応現象での水蒸気ジェットの挙動を理解する基礎研究として、水中に設置した水平単一円筒へArガスジェットを噴出させる実験を実施した。ボイド率測定から、化学反応がない体系におけるガスジェットと周囲水との混合挙動を明らかにした。また、ナトリウム中でもボイド率を測定できる見通しが得られた。

口頭

単一円筒に衝突するガスジェットと周囲ナトリウムの混合挙動,3

鶴岡 北斗*; 田村 武士*; 杉山 憲一郎*; 奈良林 直*; 大島 宏之

no journal, , 

ナトリウムプール中に水平に設置された単一円筒にArガスジェットを衝突させ、開発したボイドプローブによりボイド率を測定し、化学反応のない体系におけるガスジェットと周囲ナトリウムの混合挙動を明らかにした。

口頭

炉心・機器熱流動評価分科会報告

片岡 勲*; 奈良林 直*; 坂場 弘*; 吉田 啓之; 西田 浩二*; 堀田 亮年*

no journal, , 

「炉心・燃料・機器の合理的な熱流動評価・開発手法」調査専門委員会(設立期間:平成17年4月$$sim$$平成19年3月)は模擬実験と数値解析を組合せた合理的な炉心熱流動評価,燃料・機器開発技術の体系化を進めることを目的として設立された。本分科会ではこうした研究開発の進展を背景に、炉心・機器の熱流動解析手法について、シミュレーション技術,現象のモデリング,基礎方程式並びに構成方程式、並びに検証データについて系統的な調査研究を行い、それらに対して合理的かつ整合性のある評価を行い、より一般的かつ普遍的な手法の開発に寄与することを目的とした。本報告では、標記委員会での活動報告として次の内容についての発表を行う。(1)合理的炉心・機器熱流動評価の現状と課題(BWR),(2)合理的炉心・機器熱流動評価の現状と課題(PWR),(3)大規模シミュレーションを主体とした原子炉熱設計手法開発の現状,(4)気液二相流と構造物の連成振動評価,(5)超高出力ABWR炉心における核熱水力安定性評価手法の高度化

口頭

液滴衝突エロージョンによる高速炉蒸気発生器伝熱管ウェステージに関する研究; エロージョン速度の測定

William, K.*; 東 侑麻*; 奈良林 直*; 辻 雅司*; 大島 宏之; 栗原 成計

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉では、伝熱管によってナトリウムと水が隔てられている。伝熱管の貫通破損などが生じると、高圧の水/蒸気が伝熱管外部の低圧ナトリウム中へ噴出し、ナトリウム-水反応が発生する。この時に生成される反応ジェットによって、隣接伝熱管は浸食/腐食作用によるウェステージ減肉が生じる。本研究では、液滴衝突エロージョンによる蒸気発生器伝熱管のウェステージ速度を評価した。

口頭

液滴衝撃エロージョンによる蒸気発生器伝熱管におけるウェステージ現象に関する研究; 二相自由噴流の圧力,温度測定

吉田 篤郎*; 東 侑麻*; William, K.*; 新榮 邦彦*; 奈良林 直*; 辻 雅司*; 大島 宏之; 栗原 成計

no journal, , 

Na冷却型高速炉において最も懸念される事故の1つとして蒸気発生器伝熱管破損事故が挙げられる。一般的に蒸気発生器内の伝熱管にてリークが生じた場合、伝熱管内から高圧・高温の水・蒸気二相噴流が低圧Na中に流出する。Naは化学的活性が強く、特に水とは激しく反応を起こすので、リークの起こった伝熱管に隣接する伝熱管は、噴流による機械的影響(エロージョン)とNa-水反応による化学的影響(コロージョン)の複雑な相互作用による損傷(ウェステージ)を受け、二次的なリークを生じる。このウェステージ現象は、未だに定量的な解析コードの検証が行われていない。その理由としてウェステージ現象を構成する種々の現象(エロージョン,コロージョン)が定量的に解明されていないことが挙げられる。そこで本研究ではNa冷却型高速炉蒸気発生器のウェステージ現象のうち、エロージョン現象に着目し、破損した伝熱管開口部から隣接する伝熱管へのジェット噴流による液的衝撃エロージョン現象がどの程度減肉速度を有するのかを実験及び解析により定量的に評価することを目的とする。本報告では基礎研究の1つとして実施した空気中への高温・高圧の水・蒸気二相自由噴流の圧力,温度分布測定結果について述べる。

口頭

高速実用炉蒸気発生器の伝熱管破損事象に関する研究,1; 機構論に基づく解析評価システム構築計画概要

大島 宏之; 栗原 成計; 奈良林 直*; 山口 彰*; 高田 孝*; 出口 祥啓*

no journal, , 

ナトリウム冷却高速実用炉の大型蒸気発生器伝熱管破損事象評価に資するため、高温・高圧化などさまざまな運転条件や設計オプションにも対応可能なマルチフィジックス解析評価システムの構築を開始した。その研究開発全体概要を示す。

口頭

高速炉蒸気発生器における伝熱管破損現象に関する研究,10; 細管亀裂口からの高圧蒸気ジェット噴流測定

吉田 篤郎*; Khoo Chong Weng, W.*; 奈良林 直*; 辻 雅司*; 大島 宏之; 栗原 成計

no journal, , 

ナトリウム冷却高速度蒸気発生器のナトリウム-水反応時のウェステージ現象における液滴衝撃エロージョンの影響を定量的に評価するうえで、基礎研究の一つとして空気中への高温・高圧の水・蒸気二相自由噴流の圧力・温度分布測定実験を実施した。

口頭

ナトリウム中の円筒周りボイド率分布に対する濡れ性の効果

工藤 秀行*; 杉山 憲一郎*; 奈良林 直*; 大島 宏之; 栗原 成計

no journal, , 

化学反応を伴わないナトリウム-希ガス二相流体系を対象として、単一円筒周りのボイド率分布に対する円筒表面の濡れ性の効果を実験的に明らかにした。

口頭

液滴衝撃エロージョンによる蒸気発生器伝熱管におけるウェステージ現象に関する研究,4; 二相自由噴流の圧力分布と実験式の導入

吉田 篤郎*; Khoo Chong Weng, W.*; 奈良林 直*; 辻 雅司*; 大島 宏之; 栗原 成計

no journal, , 

ナトリウム冷却型高速炉における蒸気発生器伝熱管破損によるウェステージ現象に対する基礎研究として実施した、高温・高圧の水・蒸気二相自由噴流におけるトラバース測定から得られた圧力分布について報告する。

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