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岡垣 百合亜; 日引 俊詞*; 柴本 泰照
International Journal of Energy Research, 2024, p.5114542_1 - 5114542_37, 2024/04
In pressurized water reactor accident scenarios, the injection of water from the ECCS (ECC injection) might induce a PTS, affecting the RPV integrity. Therefore, PTS is a vital research issue in reactor safety, and its analysis is essential for evaluating the integrity of RPVs, which determines the reactor life. The PTS analysis comprises a coupled analysis between thermal-hydraulic and structural analysis. The thermal-hydraulic approach is particularly crucial, and reliable Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations should play a vital role in the future because predicting the temperature gradient of the RPV wall requires data on the transient temperature distribution of the downcomer. Since one-dimensional codes cannot predict the complex three-dimensional flow features during ECC injection, PTS is one reactor safety issue where CFD can benefit from complement evaluations with thermal-hydraulic system analysis codes. This study reviewed the code validation efforts for turbulence models most affecting PTS analysis based on papers published since 2010 on single- and two-phase flow CFD analysis for the experiment on PTS performed in the ROCOM, TOPFLOW, UPTF, and LSTF. The results revealed that in single-phase flow CFD analysis, where knowledge and experience are sufficient, various turbulence models have been considered, and many analyses using LES have been reported. For two-phase flow analysis of air-water conditions, interface capturing/tracking methods were used in addition to two-fluid models. The standard k-
and SST k-
models were still in the validated phase, and various turbulence models have yet to be fully validated. In the two-phase flow analysis of steam-water conditions, many studies have used two-fluid models and RANS, and NEPTUNE_CFD, in particular, has been reported to show excellent prediction performance based on years of accumulated validation.
茂木 孝介; 柴本 泰照; 日引 俊詞*; 塚本 直史*; 金子 順一*
International Journal of Energy Research, 2024, p.6029412_1 - 6029412_22, 2024/01
被引用回数：0 パーセンタイル：0.08(Energy & Fuels)自然対流熱伝達と強制対流熱伝達が共存する流れを複合対流と呼ぶ。特に強制対流が下降流の場合をopposing flow複合対流と呼ぶ。既往研究において様々な単相opposing flow複合対流の熱伝達相関式が提案されているが、それらは様々な試験装置流路形状、作動流体、熱流動パラメータの範囲で実施された実験結果に基づいている。無次元支配因子の定義や実験的に確認された適用範囲も相関式ごとに異なるため、使用に際してその適用範囲や外挿性を踏まえた上でどの相関式を選択すべきかを整理しておくことは重要である。本稿では既存のopposing flow複合対流の熱伝達相関式と、熱水力システムコードに実装されている単相流壁面熱伝達相関式についてレビューした。また、複数の既往実験データと各相関式との比較を行い、相関式の予測性能を評価した。その結果、Jackson and Fewster相関式、Churchill相関式、Swanson and Catton (IJHMT)相関式は全ての実験データを精度よく予測可能であった。また、乱流複合対流では等温・等熱流束の熱的境界条件による熱伝達率への影響は顕著ではなく、既存の相関式は熱伝達率予測に適用可能であった。さらに、代表長さに水力学相当直径を用いることにより試験装置流路形状の違いに関わらず相関式が適用可能であり、支配パラメータの無次元化により作動流体によらず相関式が適用可能であることを確認した。幅広い無次元数範囲に対して相関式の外挿性を調査した所、Jackson and Fewster相関式、Churchill相関式、Aicher and Martin相関式は自然対流熱伝達、強制対流熱伝達への優れた外挿性を有しており、実験で妥当性が確認されたパラメータ範囲を超えて相関式が適用できることを示した。
Yan, X.; 野口 弘喜; 佐藤 博之; 橘 幸男; 國富 一彦; 日野 竜太郎
International Journal of Energy Research, 37(14), p.1811 - 1820, 2013/11
被引用回数：15 パーセンタイル：74.2(Energy & Fuels)GTHTR300発電システムの低温廃熱は、多段フラッシュ型(MSF)海水淡水化プラントに供給される。従来のMSFプラントでは、GTHTR300発電システムの廃熱温度の範囲において、単位排熱量当たりの最大淡水製造量を与える最適な蒸発室入口の塩水温度が存在する。海水淡水化プラントのより有効な性能向上に向けて、多くのステップで蒸発負荷を段階的に増加する新しいMSFの概念を提案する。提案したMSF概念では、同じフラッシュ段数と温度範囲を使用することで、従来のMSFと同様に運転することができる。また、MSFの最適化により、淡水製造量は、GTHTR300発電システムの発電性能に影響を及ぼすことなく45%増加させることができ、さらにGTHTR300発電システムの熱エネルギー利用率は85%に達することができる。
