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菊地 晋; 栗原 成計; 大島 宏之
第16回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.15 - 16, 2011/06
ナトリウム(Na)冷却高速炉の蒸気発生器(SG)伝熱管破損時に生じるNa-水反応機構を解明するために、示差熱分析(DTA)装置を用いて水酸化ナトリウム(NaOH)とNaの反応速度に関する研究を実施した。DTA曲線より、NaとNaOHの融点,NaOHの構造相転移による転移温度,Na-NaOH反応による反応温度,NaHの分解温度について確認した。また、測定した反応温度をもとにNa
Oの生成にかかわる反応速度定数を算出した。これらの熱分析の結果からNa-水反応の影響評価の時間スケールでNa-水反応の後続反応としてNaOが生成することを明らかにした。
Liu, W.; 高瀬 和之
第16回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.395 - 398, 2011/06
直管型蒸気発生器の伝熱管内二相流に関して、15, 17, 18MPaの圧力条件下で試験を行い、単相流及び二相流熱伝達率に関する既存相関式の適用性について定量的に評価した。その結果、単相流の熱伝達率は、Dittus-Boelter式を使って整理できる。また、二相流の熱伝達率は、低流量ではShah式、高流量ではChen式を使って整理できることがわかった。これをもとに、本研究の圧力及び流量範囲では、二相流の熱伝達率はShah式とChen式を組合せた式で評価することを提案した。
檜山 智之; 堂田 哲広; 大島 宏之; 岩崎 隆*
第16回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.217 - 218, 2011/06
高速炉プラント動特性コードSuper-COPDの自然循環事象への適用性を評価するため、「常陽」MK-II自然循環試験を対象とした解析を実施した。解析で1次系統の各機器モデルについて検討を行った結果、炉上部プレナムの冷却材混合モデルがフローコーストダウン後の自然循環流量挙動に大きく影響することを確認した。そして、炉上部プレナムについて自然循環時の温度成層化を考慮した軸方向の計算メッシュ分割数が可変となるモデルを設定することで1次系統の自然循環流量及び炉心出口ナトリウム温度は試験測定値とよく一致することを確認した。
栗原 成計; 梅田 良太; 柳沢 秀樹*; 大島 宏之
第16回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.9 - 10, 2011/06
高速炉蒸気発生器(SG)における伝熱管破損時には、高圧の水/蒸気がナトリウム(Na)中へ漏えいし、伝熱管束部にはNaと水との発熱反応によって高温・高速・腐食性の反応ジェットが形成される(Na-水反応)。この高温反応ジェットの熱的影響を受ける隣接伝熱管は、機械的強度の低下で内圧破裂(高温ラプチャ)し、破損伝播の可能性が懸念される。本研究では、隣接伝熱管への熱移行解析評価手法構築に不可欠となる伝熱管内(水側)の詳細な伝熱特性を把握することを目的として、高温ラプチャ評価上安全裕度が最も小さいとされるSG部分負荷運転条件である低質量流量・高サブクール水を通水した伝熱管に対し、反応ジェットを模擬した急速加熱試験を行った。伝熱管内表面温度及び熱流束を正確に推定し、それらの時間変化より管内の流動状況や伝熱特性を検討した。さらに、水側評価で用いる汎用ブローダウン解析コードRELAP5に適用されている伝熱相関式を改良した結果について報告する。
三澤 丈治; 吉田 啓之; 高瀬 和之
第16回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.109 - 110, 2011/06
加速器駆動型未臨界炉(ADS)燃料集合体内圧力損失特性評価においては、燃料棒を支持するために設置されるスペーサによる流路断面積縮小の影響が大きいため、スペーサを含めた燃料集合体内圧力損失を評価する必要があるが、複雑形状を有するスペーサをパラメトリックに変えた実験は時間的,予算的に非効率的であり、解析的手法による評価が必要である。そこで、ADS燃料集合体内圧力損失特性を解析評価するための課題の摘出を目的として本研究を実施した。ADS燃料集合体を模擬した体系で行われた非加熱水流動実験を対象に、ACE-3Dを使って実験解析を行った。その結果、スペーサの前縁(上流側)及び直後(下流側)に形成される循環流の領域を十分に予測できていないことが判明した。検討した結果、この原因が計算格子解像度と乱流モデルに起因していることがわかった。前者に関しては解像度を密にすることでスペーサ前後に見られる循環流の様相を模擬できることを確認した。後者に関しては、スペーサからの放出渦が流体に及ぼす影響を正確に評価できる乱流モデルが必要であり、適切な乱流モデルの導入が今後の検討課題である。
吉田 啓之; 鈴木 貴行*; 高瀬 和之; 生田 隆平*; 小泉 安郎*
第16回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.103 - 106, 2011/06
燃料集合体における沸騰限界発生の要因は幾つかあるが、伝熱面表面のドライパッチ形成は最も重要な要因の一つである。これを数値解析する場合、自由界面に対する予測精度向上が求められる。そこで本研究では原子力機構で開発している詳細二相流解析コードTPFITのドライパッチ形成過程に対する適用性評価の第一段階として、静止大気中の準定常的な水噴流崩壊現象を対象とし、検証データベースを取得するとともにTPFITの検証を行っている。本報では、高流量域に対する計算を安定かつ高精度で実施するため境界条件の検討を行った。その結果、ソンマーフェルト放射境界条件と流出条件を組合せることで、水噴流に対して安定な計算が行えることを確認した。
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。
堂田 哲広; 大島 宏之; 上出 英樹; 渡辺 収*
第16回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.215 - 216, 2011/06
ナトリウム冷却高速炉(JSFR)の自然循環崩壊熱除去運転時の炉心高温点(ホットスポット)評価としてこれまでに開発した評価手法は、保守性を考慮した決定論的評価をベースとしているため、そのさらなる合理化及び安全評価の説明性の向上を目的に、評価手法に統計的安全評価の考え方を導入する。その第1段階として、PIRT(重要度ランクテーブル)のプロセスに従って、JSFRの自然循環崩壊熱除去運転時の重要現象を抽出するとともに、それらの重要現象に関連する不確定要因について、外部電源喪失事象を対象とした感度解析を実施した結果を報告するものである。
伊藤 啓; 小泉 安郎*; 大島 宏之; 河村 拓己*
第16回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.219 - 222, 2011/06
炉心が正のボイド反応度を有する高速炉では1次冷却系統内への気泡混入を十分に抑制する必要があるため、炉上部プレナム内自由液面からのガス巻込み現象(液面から気泡が巻込まれる現象)の評価が重要である。著者らは、高速炉ガス巻込み現象の評価を目的として、高精度気液二相流数値解析手法の開発とガス巻込み現象への適用性検証を実施しており、基礎実験及び実規模試験におけるガス巻込み現象発生を解析できることを確認している。しかし、1次冷却系統内には溶存ガスの析出に伴う微小気泡などが存在しているため、ガス巻込み発生は必ずしも完全に許容されない訳ではなく、巻込み量が十分に小さいガス巻込み発生は許容できる可能性がある。このため、著者らは、ガス巻込み現象による巻込み量決定メカニズムに関する研究を、実験・解析の両面から進めている。本研究では、数値解析によるガス巻込み量評価精度検証の一環として、信州大学にて実施したガス巻込み量計測基礎実験を対象とした数値解析を実施する。
田中 正暁; 瀧田 宏樹*; 文字 秀明*; 大島 宏之
第16回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.223 - 224, 2011/06
T字合流部体系を対象に、枝管側の主管壁の一部をアルミニウム板(構造物)として、構造物内部,表面及び表面近傍流体の温度計測試験を実施するとともに、試験条件を対象として流体-構造熱連成解析を実施した。試験結果との比較により流体-構造熱連成解析によって妥当な解が得られることを確認し、非定常流動現象と構造中の温度変動特性との関係について明らかにした。また、サーマルストライピング評価を精度よく行うためには、壁面との熱連成を考慮する必要があることを示した。
呉田 昌俊; 高峰 潤; 橋本 英子; 瀬川 麻里子
no journal, ,
J-PARCのパルス中性子を利用して中性子エネルギーを選択することにより、定常中性子源では困難であった混相流の可視化・計測実験の可能性を検討するため、中性子モンテカルロ解析コードMCNPを用いて、作動流体,ボイド率,中性子エネルギーが3
3バンドルの気液二相流実験体系を透過して生じる透過像に及ぼす影響を解析的に検討した。本解析的検討から、作動流体が水である場合、33バンドル以下で、ボイド率が0.5以上となる流動条件を、中性子エネルギーが熱中性子
熱外中性子領域で実施すると計測誤差が小さい実験が実施できると推測された。
出口 祥啓*; 今仲 浩一*; 高田 孝*; 山口 彰*; 菊地 晋; 大島 宏之
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉の蒸気発生器伝熱管破損時には、ナトリウムと水とが直接接触してナトリウム-水反応が発生する。このナトリウム-水反応現象を解明するために機構論的評価手法を開発しており、当該評価手法に適用する化学反応モデルの構築が開発課題のひとつになっている。本研究では、ナトリウム-水反応現象における支配的な総括反応を同定することを目的に気相におけるナトリウム-水反応系の素反応モデルを構築した。また、本素反応モデルを対向型ナトリウム-水蒸気反応場に適用し、主な反応経路の同定・評価を行った。