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高瀬 和之
Proceedings of the 1st International Symposium on Advanced Fluid Information (AFI-2001), p.370 - 375, 2001/10
真空境界破断事象(LOVA)下における核融合実験炉ITER内のダストの3次元的な飛散挙動を、新たに開発したLOVA解析コードを使って数値的に調べた。ダスト物質は、プラズマ対向機器構成材料の中から、密度の異なるベリリウムB,黒鉛C,銅Cu,ステンレスSS及びタングステンWの5種類を選定した。本解析では、各ダストの形状及びサイズをそれぞれ粒径10
mの真球状と仮定した。一方、破断のサイズは真空容器の上部と側部に設置される各接続ポートの断面をもとに設定した。コンパクトITERの寸法形状を模擬した体系下で一連の解析を行い、次の成果を得た。(1)破断後に真空容器内が大気圧に達するまでの時間は側部破断条件で1.8秒,上部破断条件で3.9秒である。(2)破断から180秒経過時における初期ダスト量に対する真空容器外部への放出ダスト量の割合は、上部破断条件でBが24%,Cが29%,SSが27%,Cuが29%及びWが13%であり、最も密度の高いWの放出量は他のダストの半分程度である。(3)同様に、側部破断条件ではBが6.7%,Cが4.9%,SSが6.9%,Cuが7.1%及びWが5.8%であり、各ダストの放出量は上部破断条件時の17~30%である。また、本破断条件では放出量に及ぼすダスト密度の影響はほとんど見られない。
高瀬 和之; 小瀬 裕男*; 秋本 肇
Proceedings of the 1st International Symposium on Advanced Fluid Information (AFI-2001), p.227 - 232, 2001/10
核融合実験炉ITERの構成要素を約1/1600で模擬した試験装置を使って、冷却材侵入事象(ICE)下における沸騰二相流挙動を定量的に調べた、また、安全性評価解析コードTRAC-PF1を使って試験結果の検証計算を行い、プラズマチャンバー(PC)や真空容器(VV)に侵入した水の流動挙動を3次元的に把握した。本研究により次の成果を得た。(1)サプレッションタンク,リリーフ配管,ドレンタンク等から成るITER圧力抑制システムは圧力上昇の抑制に非常に有効であり、ITER圧力抑制システムの設計は妥当である。(2)圧力の上昇はPCやVVの内壁温度よりも侵入水温度の影響を強く受ける。(3)圧力抑制システムによる圧力上昇の抑制はリリーフ配管の断面積に依存する。(4)PC内に侵入した水の大部分はPCとサプレッションタンクの圧力が均圧するまでPC内に停滞する。その後PCの水はVVに停滞し、最終的にドレンタンクに移動する。(5)水浸入後300秒程度までの時間帯では、PC内の平均熱伝達率は水侵入とともに増大し水侵入終了時に最高値約1300W/m
Kを示し、その後は低下する。VVの平均熱伝達率は最高でも150W/mK程度である。一方、PC底部に位置するダイバータ部の平均熱伝達率は水侵入終了時から顕著に上昇し300秒時に約1500W/mKを示す。
高瀬 和之
Proceedings of the 1st International Symposium on Advanced Fluid Information (AFI-2001), p.376 - 381, 2001/10
鉛ビスマス混合物を冷却材とする加速器駆動核変換システム(ADS)のターゲット窓形状の最適化のため数値解析による予備的検討を開始した。ターゲット窓部分は高エネルギー陽子ビームによって高熱負荷を受けるため衝突噴流による除熱性能の向上が考えられている。ターゲット内は乱流であり、したがって、数値解析には適切な乱流モデルが必要である。強い乱れが発生する衝突噴流場では乱流成分の等方性は大きく崩れるため、非等方性乱流モデルが必要であることを筆者は指摘した。本報ではADSターゲット体系下で(1)標準型,(2)乱流消散率改良型及び(3)壁乱流型の3種類の2方程式k-
乱流モデルを用いて解析結果に及ぼす乱流モデルの影響を調べた。(1)と(2)は等方性乱流モデル,(3)は非等方性乱流モデルである。(1)と(2)の場合に比べて(3)の場合にはターゲット窓近傍での渦の発生が多く、ホットスポット位置等も異なる結果が得られた。本結果をもとに乱流モデル改良や実験的検証を検討する考えである。