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論文

自由界面渦による気相巻き込み現象の定量評価

鳥川 智旦*; 大平 直也*; 伊藤 大介*; 伊藤 啓*; 齊藤 泰司*; 松下 健太郎; 江連 俊樹; 田中 正暁

混相流, 36(1), p.63 - 69, 2022/03

https://doi.org/10.3811/jjmf.2022.004

ナトリウム冷却高速炉(SFR)において、炉容器上部プレナム内の自由界面で、自由表面渦によるカバーガス巻込みが発生し、巻き込まれたガスが炉心を通過することで炉出力の擾乱を生じる可能性がある。そのため、巻き込みガスの流量を正確に予測するための評価モデルの開発が重要となる。既往研究における単一渦のガス巻込み試験では、一般的に、ガス巻込みは上部タンクの自由表面渦によって引き起こされ、吸込み管によって下部タンクにおいてガスが液体から分離される。しかし、これらの研究では、上部タンクと下部タンクとの間の圧力差の影響に着目していない。本研究では、上下部タンク間の圧力差の影響に着目した単一渦のガス巻込み試験を行った。上部タンクと下部タンクとの圧力差は、下部タンクのガス圧力を変更して制御した。その結果、上部タンクと下部タンクの圧力差が増加するにつれ、巻込みガス流量も増加することが分かった。また、吸込み管内の旋回環状流の可視化により、巻込みガス流量が増加すると吸込み管内の圧力降下が大きくなることが分かり、旋回環状流領域における圧力降下に基づいた評価モデルによってガス巻込み流量を予測できることが示唆される。

報告書

先駆的超高熱除熱技術の開発と限界の実験的解明; 高速旋回流・多孔質内沸騰二相流・ミスト衝突噴流の三方向からの挑戦,原子力基礎研究H11-37(委託研究)

戸田 三朗*; 結城 和久*; 秋本 肇

JAERI-Tech 2004-008, 58 Pages, 2004/03

JAERI-Tech-2004-008.pdf:5.14MB

核融合炉の炉心プラズマ周辺に設置される第一壁,ダイバータ,リミターなどの機器は、プラズマから膨大な熱負荷を受けるため、高熱負荷を有効に除去するための技術が必要である。現状では最高で50MW/m$$^{2}$$程度の限界熱流束値が報告されているが、今後の核融合炉の実用化を踏まえて飛躍的な限界熱流束値の向上が期待されている。そこで、筆者らは「多孔質体内相変化を利用した除熱」と「ミスト衝突噴流による除熱」の2つの定常除熱法を用いて限界熱流束値の極限に挑戦する実験を行い、次の成果を得た。多孔質体を用いた超高熱流束除去実験では、多孔質体がステンレス時に10MW/m$$^{2}$$,ブロンズ時に34MW/m$$^{2}$$,銅ファイバー時に71MW/m$$^{2}$$の定常除熱を実証した。一方、ミスト衝突噴流による局所高熱流束除去実験では、ミストの液滴径や流速を最適化することにより、15MW/m$$^{2}$$の除熱を達成した。

論文

Dry flowing abrasive decontamination technique for pipe systems with swirling air flow

亀尾 裕; 中島 幹雄; 平林 孝圀*

Nuclear Technology, 144(1), p.76 - 82, 2003/10

https://doi.org/10.13182/NT03-A3430
 被引用回数：1 パーセンタイル：10.88(Nuclear Science & Technology)

原子炉施設の解体前除染技術として、アルミナ又は鋳鉄グリット研磨材と空気の旋回流を利用した乾式除染技術について検討した。旋回流によるステンレス及び炭素鋼配管の研削挙動を調べた結果、配管内表面の研削深さは空気流速の累乗及び研磨材濃度に比例して増加することがわかった。除染条件を最適化した後、動力試験炉(JPDR)の原子炉水浄化系統から切り出した汚染配管に対する除染試験を行った。これらの試験から、本技術が原子炉施設の廃止措置における解体前除染技術として有効であることが明らかになった。

論文

Extended semicircle and semi-ellipse theorems for the heterogeneous swirling flow of an incompressible fluid

笹倉 浩

Journal of the Physical Society of Japan, 54(5), p.1769 - 1781, 1985/00

https://doi.org/10.1143/JPSJ.54.1769
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Physics, Multidisciplinary)

不均一スワール流について、不安定モード(m,k)の複素角位相速度は、直径b-a+($$beta$$-$$alpha$$)|$$kappa$$|、中心の座標{(b+a+($$beta$$+$$alpha$$)$$kappa$$)/2,0}の半円C($$kappa$$)の中に存在しなければならぬことが示される。ここで、a,b及び$$alpha$$,$$beta$$は回転速度及び軸速度の下限と上限である。$$kappa$$は波数比k/mである。すべての不安定モードの角位相速度の範囲は、2つの半円C($$kappa$$$$_{M}$$)とC($$kappa$$$$_{m}$$)並びに接線t$$_{o}$$$$_{kappa}$$$$_{m}$$とt$$_{o}$$$$_{kappa}$$$$_{m}$$(若し接線が存在するならば)とに囲まれた、上半面における総領域として作図される。ここで、t$$_{o}$$$$_{kappa}$$はC(O)とC($$kappa$$)との接線を意味する。比$$kappa$$の最大値$$kappa$$$$_{M}$$と最小値$$kappa$$$$_{m}$$は不安定条件から決定される。回転による成層、レイレイ・シンジの判別式及び軸方向流の諸効果が組み入れられるならば、半円は半楕円に変形される。

論文

Semi-ellipse theorem for the heterogeneous swirling flow in an azimuthal magnetic field with respect to axisymmetric disturbances

笹倉 浩

Journal of the Physical Society of Japan, 53(6), p.2012 - 2017, 1984/00

https://doi.org/10.1143/JPSJ.53.2012
 被引用回数：5 パーセンタイル：52.64(Physics, Multidisciplinary)

方位方向磁場中の密度成層スワール流の不安定性が軸対称擾乱に関して研究されている。レイレイ・シンジ・ミカエルの判別式が正であることが仮定される。不安定な軸対称モードの複素位相速度は次のような半楕円の中に存在しなければならぬことが示される。楕円の長径は軸方向の流速レンジであり、短径は長径の√1+√1-4Jm/√2倍である。二つで、Jはこの流れの局所リチャードソン数を表わし、添字mは流れの場の中での最小値を意味する。Jmは不安定の必要条件から1/4以下でなければならぬ。

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