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柴本 泰照; 久木田 豊*; 中村 秀夫
Proceedings of 11th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-11) (CD-ROM), 15 Pages, 2005/10
溶融鉛ビスマス中に貫入する水ジェットの挙動について実験的に検討した。両相の混合と相互作用を流体温度と流体相判別を同時測定することで検出した。計測には、本実験のために新たに開発したプローブを使用した。従来研究例の多い融体注入モードにおいては、水中に投入された融体の温度低下によって膜沸騰が不安定になることが、蒸気爆発の原因(トリガリング)であると考えられている。一方、本研究の対象とする冷却材注入モードでは、融体中に注入された水の温度は上昇し続け、これは一般的には膜沸騰を安定化させる効果を持つはずである。しかしながら、本研究の実験においては、水及び融体の初期温度が最も高い場合に最も不安定かつ急速な蒸気生成が起こり、融体注入モードとは明らかに異なる現象が起こっていることが明らかとなった。融体及び水の初期温度とジェット速度を系統的に変えた実験の結果から、このような不安定現象は、融体と水が液液接触した時の界面温度が水の均質核生成温度を超え、かつキャビティ内に大量の飽和水が蓄積されているときに起こることが明らかになった。一方、界面温度が水の均質核生成温度より十分に低い場合には安定な沸騰を維持できることも明らかになった。
高松 邦吉; 中川 繁昭; 伊与久 達夫
Proceedings of 11th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-11) (CD-ROM), 12 Pages, 2005/10
高温工学試験研究炉(HTTR)では、安全性実証試験として循環機停止試験を実施しており、冷却材流量低下事象に対して原子炉を緊急に停止させなくても、原子炉出力は安定状態に落ち着き、炉内温度の過渡変化が非常に緩慢であるという高温ガス炉の固有の安全性を実証している。本研究では、循環機停止試験の試験データを用いて、動特性解析SIRIUSコードの検証を行った。SIRIUSコードは、原子炉圧力容器表面からの放熱による原子炉残留熱挙動を解析でき、1点炉近似動特性を考慮した原子炉出力の変化や原子炉圧力容器内の温度分布を求めることができる。検証の結果、解析結果は試験データを再現していることが明らかとなり、SIRIUSコードによる炉心動特性解析は妥当であることを確認できた。
渡辺 正
Proceedings of 11th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-11) (CD-ROM), 8 Pages, 2005/10
浮遊液滴は、容器壁の影響を受けないため、高温の溶融金属の物性測定に利用される。粘性は、液滴の径方向の振動の減衰から、また表面張力は、振動数から線形理論に基づき求められることが多い。本報告では、液滴の3次元振動挙動を数値シミュレーションにより求め、液滴の径方向の振動数と減衰挙動を調べた。シミュレーションには、ナビエストークス方程式と液滴界面位置の輸送方程式を連立させて解くレベルセット法を用い、液滴形状として球面調和関数による変形を与えた。2次元計算と3次元計算の結果を比較したところ、最低次の変形に対しては、振動数に差が出るものの、減衰については、いずれも線形理論と一致した。2次元計算については、3次の変形に対しては減衰が過小に計算され、また、4次の変形では不規則に振動する現象が見られ、高次のモードに対しては2次元計算では不十分であることがわかった。また、変形振動の周波数は、変形振幅が大きくなるほど低下するが、低下の度合いは、振幅が大きくなるほど理論値よりも小さいことが示された。これにより、変形の振幅が液滴径の30%を超えると非線形性が顕著になるため注意が必要であることを明らかにした。
大島 宏之; 今井 康友*
Proceedings of 11th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-11) (CD-ROM), 14 Pages, 2005/10
ナトリウム冷却高速炉の燃料集合体内における様々な運転条件での熱流動現象を解明することを目的として、数値シミュレーションシステムの開発を行なっている。本研究は、このシステムを構成する1つの解析コードで、ワイヤースペーサ型燃料集合体内の局所詳細解析に適用されるSPIRALについて、検証解析を実施した。基本問題を解くことにより、質量,運動量,エネルギー保存に関する妥当性を確認するとともに、複数組み込まれた乱流モデルの予測特性を把握した。また、4本ピンバンドル試験解析より、バンドル体系での予測精度を確認した。
吉田 啓之; 永吉 拓至*; 玉井 秀定; 高瀬 和之; 秋本 肇
Proceedings of 11th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-11) (CD-ROM), 15 Pages, 2005/10
稠密燃料集合体内の二相流挙動を解明するために、界面追跡法による二相流解析コードを開発している。本解析コードでは、座標系としてデカルト座標系を用いている。燃料集合体内には円筒である燃料棒やスペーサなどが存在するため、燃料集合体内の二相流の流路は非常に複雑な形状をしている。このため、解析においては複雑形状を直方体の計算セルで分割する必要がある。そこで本研究では、解析コードの複雑体系への適用性を確認するため、燃料集合体を模擬した体系内の単一気泡挙動についての解析を実施し、既存の実験結果と比較した。その結果、実験で見られた気泡のらせんあるいはジグザグ運動が解析により再現され、また、気泡の上昇速度などについても実験と一致する結果が得られた。
功刀 資彰*; 江連 俊樹; 堺 公明; 伊藤 啓
Proceedings of 11th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-11) (CD-ROM), 13 Pages, 2005/10
コンパクトな高速増殖炉を設計するためには、原子炉容器内の冷却材自由表面におけるカバーガス巻込みの防止基準を明確化する必要がある。ガス巻込み現象に関して、自由表面流速が重要なパラメータであると考えられるが、ガス巻込み現象の発生に関する定量的な基準は未だ存在しない。本研究では、ガス巻込み現象評価手法構築及び防止基準明確化の一環として、MARS法を用いて、潜り込みによるガス巻込みを対象とした二次元数値解析及び表面くぼみによるガス巻込みを対象とした三次元数値解析を実施した。二次元解析の結果、時間平均した自由表面形状は実験結果と非常によく一致した。また、自由表面波速度,最大水頭,最大界面勾配が、流入流速基準のフルード数と相関を持つことがわかった。さらに、三次元解析の結果より、くぼみ渦の非定常挙動をMARS法によって捕えることが可能であり、くぼみ渦成長において三段階の流れ場パターンが存在することを明らかにした。
文字 秀明*; 秋本 敏憲*; 三輪 大祐*; 上出 英樹
Proceedings of 11th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-11) (CD-ROM), 10 Pages, 2005/09
本研究では、円筒容器内に形成したガス巻込み渦の速度場を計測し、ガスコア長に及ぼす流れ場の影響を調べた。その結果、比較的短い周期の流量変動では容器内の循環はほとんど変わらないことがわかり、流量変動時にガスコア長が変動するのは下降流速変動のためと推定された。