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松尾 英治*; 阿部 豊*; 岩澤 譲*; 海老原 健一; 金子 暁子*; 坂場 弘*; 小山 和也*
第18回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.75 - 76, 2013/06
ナトリウム冷却高速炉の炉心崩壊事故を想定した場合、溶融炉心材料の冷却材へのジェットのブレイクアップ挙動を理解することが必要であることから、格子ボルツマン法HCZモデルを用いジェットブレイクアップをシミュレーションした。まず、実験との比較により、格子ボルツマン法HCZモデルのジェットブレイクアップシミュレーションへの適用可能性を検証した。さらに、シミュレーションによる感度解析により、ジェットブレイクアップの支配因子が流体力学的微粒化である場合、ジェットブレイクアップ長さはエプスタインの相間とほぼ一致することがわかった。
岩澤 譲*; 阿部 豊*; 松尾 英治*; 海老原 健一; 金子 暁子*; 坂場 弘*; 小山 和也*
第18回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.77 - 78, 2013/06
ナトリウム冷却高速炉の炉心崩壊事故を想定した場合、溶融炉心材料の冷却材へのジェットのブレイクアップ挙動を理解することが必要である。本研究では、ジェットの周囲流体の効果を調べるため、格子ボルツマン法HCZモデルを用いたジェットブレイクアップシミュレーションによって、表面及び微粒化挙動を考察した。結果として、ジェット側面で起こる微粒化によってジェットがブレイクアップすることが観測され、流体力学的微粒化がジェットブレイクアップの支配因子である場合、ジェットブレイクアップ機構がエプスタインが提案する機構に従うことを確認した。
田中 正暁; 大野 修司
第18回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.391 - 394, 2013/06
高速炉の安全評価上重要な事象である高サイクル熱疲労に対する数値解析手法を整備するため流体-構造熱連成解析コードの開発を行ってきた。本報では、本解析コードのV&V方法の具体化を図るため、前報に続いて、基本体系での熱流動問題を例題として、複数の既往評価手法(ASME V&V20のGCI、最小二乗法によるGCI等)を用いて不確かさ評価を行い、各手法の適用性及び複数の解析コードによるコード間比較を行った結果を報告する。
村中 亮太*; 出口 祥啓*; 田村 健太*; 高田 孝*; 菊地 晋; 栗原 成計
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉では、冷却材に優れた伝熱性能を有する液体ナトリウムを用いている。一方、ナトリウムは水蒸気との激しい反応性を有している。ナトリウム冷却高速炉の設計基準事象の一つとして、伝熱管破損により、流れている液体ナトリウムに水が漏えいする事象がある。それゆえ、ナトリウムと水の化学反応に関する研究が安全上重要な課題である。本研究では気相反応におけるナトリウムと水反応の経路及び反応生成物を明らかにすることを目的としている。ラマン散乱などの光学的手法によりナトリウムと水の対向流場におけるNa, Na
, HOと反応生成物について計測を行った。その結果、ナトリウム-水反応における主要な生成物はNaOHであることがわかり、その反応経路についてはナトリウムと水との素反応解析により検討した。
栗原 成計; 梅田 良太; 下山 一仁; 阿部 雄太; 菊地 晋; 大島 宏之
no journal, ,
ナトリウム(Na)冷却高速炉の蒸気発生器(SG)では、伝熱管を介してNaと水との熱交換が行われるため、伝熱管損傷時には、Na中に高圧の水/蒸気が漏えいし、Naと水との発熱反応(Na-水反応)により特有の高温・高アルカリ環境(反応ジェット)が形成される。水漏えい規模によっては、隣接する伝熱管が高温の反応ジェットに覆われ、伝熱管材料の機械的強度が低下し、内圧により破損する可能性がある(高温ラプチャ)。高温ラプチャ評価では伝熱管壁温度(に相当する伝熱管壁応力)の予測精度が非常に重要であり、主要影響因子である反応ジェット-隣接伝熱管熱伝達率の定量評価が不可欠となる。実機SGの運転条件を模擬したNa-水反応基礎実験を実施し、Na側熱伝達率とボイド信号の応答性を計測することで、ターゲット伝熱管周りの熱的環境を推察できること、適切な外表面熱流束を与えることで、浜田らの簡易二相伝熱モデルが高温高圧の運転条件でも適用可能であることを確認した。
伊藤 啓; 高田 孝*; 大野 修司; 粉川 広行; 上出 英樹; 今井 康友*; 河村 拓己*
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉において、1次冷却系において存在する気泡・溶存ガス挙動を評価することは原子炉の安定運転を担保するうえで重要であり、同様に、J-PARCの水銀ターゲットループにおいて、キャビテーション抑制のために存在する微小気泡の蓄積・放出挙動を評価することが重要である。本研究では、気泡放出及びキャリーアンダーによる気泡巻込みのモデル化を行い、高速炉体系及び水銀ターゲットシステム体系における解析を行う。
菊地 晋; 清野 裕; 宮原 信哉; 小西 賢介
no journal, ,
ナトリウム(Na)冷却高速炉で発生するNa-コンクリート反応のメカニズムを解明するため、Naとシリカとの反応について熱分析装置(DSC)を用いた速度論的研究を行った。DSC曲線から、Naの融点,SiOの構造相転移による転移温度, Na-SiO反応による反応温度を同定した。また、Na-SiO反応における反応性がNaと実用コンクリート骨材との反応性と類似していることがわかった。試験で得られた反応温度に基づきNa-SiO反応の反応速度定数を導出し、Na-SiO反応がNa-コンクリート反応の時間スケール内に発生する可能性が高いことを示した。
内堀 昭寛; 菊地 晋; 栗原 成計; 浜田 広次; 大島 宏之
no journal, ,
高速炉蒸気発生器の伝熱管破損時事象を評価するため、複数の数値解析コードから構成されるマルチフィジックス解析評価システムを開発している。本件では、システムの構成要素の一つであるSERAPHIMコード(ナトリウム側の反応ジェット挙動及びウェステージ環境を評価)のウェステージ環境評価モデル、及び、TACTコード(流体から伝熱管への熱移行と伝熱管構造部の温度・応力評価及び破損判定を行う)の流体-構造熱的連成解析モデル,破損判定モデルの基本検証解析を実施した。それぞれのモデルが実験データをおおむね良好に再現することを確認し、本解析評価システムにより伝熱管破損時事象を評価できる見通しを得た。