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堀口 直樹; 吉田 啓之; 金子 暁子*; 阿部 豊*
Proceedings of 12th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS12) (Internet), 6 Pages, 2022/10
シビアアクシデント時の軽水炉の安全性評価において、プール中を落下しブレイクアップする溶融燃料ジェットから発生する微粒化物の物理量の推定が重要である。このため、燃料と冷却材間の相互作用(FCI)に含まれる流体力学的相互作用を伴う液体ジェットとしての挙動の評価手法が開発されている。炉外で想定される浅いプールの場合、溶融燃料は液状の壁面衝突噴流として振る舞い、微粒化物を伴うあるいは伴わない液膜流として拡がることが想定される。我々の研究では、流体力学的相互作用と過渡的かつ三次元的に床面を拡がる点に着目し、詳細二相流解析コードTPFITを用いた数値シミュレーションによる評価手法と、この妥当性確認のために液液系において3D-LIF法を用いた実験手法を開発している。過去の研究で、微粒化を伴う壁面衝突噴流が特徴的な構造を過渡的に有することを観察しており、その各部に依存した微粒化物の物理量の変化、ひいては安全評価への影響が考えられることから、各部におけるこの物理量の計測が重要と考える。本報は、数値シミュレーションの妥当性確認に資するべく実施した、浅水プール中の壁面衝突噴流における微粒化物の物理量の計測について説明する。3D-LIF法による実験を行い、分散相追跡法によって液膜流上の微粒化位置に基づいて実験データを各部に区分した。この区分したデータから微粒化物の径および総量を計測し、これらの変化傾向を検討した結果について述べる。
木村 郁仁*; 山村 聡太*; 藤原 広太*; 吉田 啓之; 齋藤 慎平*; 金子 暁子*; 阿部 豊*
Nuclear Engineering and Design, 389, p.111660_1 - 111660_11, 2022/04
被引用回数：3 パーセンタイル：68.71(Nuclear Science & Technology)A new three-dimensional laser-induced fluorescent (3D-LIF) technology to obtain the hydrodynamic behavior of liquid jets in a shallow pool were developed. In this technology, firstly, a refractive index matching was applied to acquire a clear cross-sectional image. Secondly, a series of cross-sectional images was obtained by using a high-speed galvanometer scanner. Finally, to evaluate the unsteady 3D interface shape of liquid jet, a method was developed to reconstruct 3D shapes from the series of cross-sectional images obtained using the 3D-LIF method. The spatial and temporal resolutions of measurement were 4.7 
4.7 1.0 lines/mm and 25 
s, respectively. The shape of a 3D liquid jet in a liquid pool and its impingement, spreading and atomization behavior were reconstructed using the proposed method, successfully. The behaviors of atomized particles detached from the jet were obtained by applying data processing techniques. Diameters distribution and position of atomized droplets after detachment were estimated from the results.
堀口 直樹; 山村 聡太*; 吉田 啓之; 阿部 豊*
no journal, ,
多相熱流動を解明するため時系列かつ2次元または3次元における界面形状データを取得可能な詳細計測手法が開発されている。例えば、燃料冷却材相互作用における溶融燃料ジェットの微粒化物といった分散相の詳細計測が実施され、3次元空間におけるその粒径等の時系列データの取得が達せられているが、個々の分散相を追跡する手法がないことから、3次元速度データの取得には至っていない。本報では、時系列3次元データを用いた分散相追跡手法の検討結果を報告する。本手法の適用性の確認には、TPFITを用いた詳細二相流動シミュレーションにより取得した3次元空間における分散相の体積率分布と速度分布データを用いた。結果として、分散相について時刻間の体積率分布の相関を取ることで速度を評価できることを確認した。
堀口 直樹; 山村 聡太*; 藤原 広太*; 金子 暁子*; 吉田 啓之
no journal, ,
軽水炉における炉心溶融事故発生時、溶融した燃料は下部プレナムの冷却材プールに落下すると想定されている。溶融燃料ジェットは冷却材との相互作用により、微粒化、冷却そして固化すると考えられており、安全性の観点から、溶融燃料の冷却性能の評価が求められている。しかしながら、その実現には冷却材中の液体ジェット挙動,熱伝達,相変化それぞれに対する理解が必要である。本研究では、冷却材プールが漏洩や蒸発により浅水となった場合の液体ジェット挙動の解明を目的とする。本報では液体ジェットから発生した微粒化物の速度を計測可能とすべく、著者が開発した分散相速度計測手法を適用した結果について述べる。速度計測は、3D-LIF法を用いた液体ジェットの3次元可視化計測によって取得された時系列3次元界面形状データを用いて実施した。得られた微粒化物の速度は液体ジェットの侵入速度と比べ遅い結果となり、周囲流体を媒介して液体ジェットにより主に駆動されると考えられることから、この結果は妥当であり、微粒化物の速度計測が可能となった。
堀口 直樹; 吉田 啓之; 金子 暁子*; 阿部 豊*
no journal, ,
本原子力研究開発機構において実施している浅水プール中に落下する液体ジェットの侵入挙動の評価手法開発の一環として、微粒化物の発生メカニズム解明を目的に、3D-LIF法を用いて取得した液体ジェットの3次元界面形状データを処理して主要な微粒化位置を特定し、液膜構造との関係を検討した。
