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中村 秀夫
Proceedings of ANS International Conference on Best Estimate Plus Uncertainties Methods (BEPU 2018) (USB Flash Drive), 8 Pages, 2018/00
軽水炉の安全評価にて、システム解析コードを用いて不確かさを考慮した最適評価解析(BEPU)を行うとき、本来目標である高温高圧で多様な形状を有する実機での伝熱流動条件下に生じる事故現象の精確な予測には依然として残されている課題がある。その中で、主に流路サイズと圧力(流体物性)に依存した現象のスケーリングが関与する課題の例を挙げ、Keynote講演での議論に資する。
阿部 豊*
JAERI-Tech 2002-011, 70 Pages, 2002/03
JAERI-Tech-2002-011.pdf:5.62MB
本研究は、軽水炉のシビアアクシデント時において発生する可能性のある蒸気爆発のトリガー機構の解明を目的に、膜沸騰状態で素混合している高温粒子表面での蒸気膜の崩壊挙動について実験により検討したものである。実験では、溶融液滴を模擬した高温粒子表面上に形成した蒸気膜を圧力波によって崩壊させ、圧力波による蒸気膜の微視的崩壊過程を、最大撮影速度40,500fpsのハイスピードビデオカメラを用いて撮影すると同時に、鋼球表面温度ならびに鋼球周辺圧力の高速同時測定を行った。得られた画像データを計算機処理することによって、蒸気膜崩壊時における、(1)気液界面厚さのスカラー量としての変化,(2)粒子像相関流速法(PIV)によって気液界面の2次元変動のベクトル量を、さらに(3)ディジタル相関法を用いることによって蒸気膜崩壊時のより詳細で微視的な気液界面変動を評価した。また得られた鋼球表面温度,液相温度並びに蒸気膜平均厚さを境界条件として熱伝導解析を行うことにより、気液界面温度を評価した。これらの結果より、圧力波が到達した時刻付近において膜厚が減少し、同時に蒸気膜内が白濁する現象がすべての条件において観察され、この白濁現象の発生する時刻において、気液界面温度が飽和温度より低くなる結果が熱伝導解析より得られた。このことは、蒸気膜崩壊のきっかけが、圧力波による直接的な外力の作用によってではなく、蒸気膜内での相変化によって発生する負圧によって低温液が駆動されて膜厚が減少し、蒸気膜の崩壊に至る可能性を示唆するものであることを示し、粗混合からトリガーに至る現象の解明に対する新たな知見を与えるものである。
成合 英樹*
JAERI-Tech 2002-009, 60 Pages, 2002/03
JAERI-Tech-2002-009.pdf:7.73MB
本研究は、シビアアクシデント事象の伝熱流動過程のうち現象が最も不確定な素過程である溶融炉心冷却と凝固や蒸気爆発の事象解明を目的に、急速相変化と界面挙動について実験と解析により検討した。そのためにまず、各物性値と蒸気爆発や溶融凝固挙動との関連検討や支配的要因の摘出を行った。次に、自発的蒸気爆発における両液直接接触時の界面での高温融体側の挙動と水の急激な沸騰挙動の観察を行い、物性値の違いが界面挙動に及ぼす影響を調べるとともに、両液直接接触時の界面挙動のモデル化を行った。最終的に、圧力波発生装置を用いて単一溶融液滴に外部圧力波をあて、強制的に蒸気膜を崩壊させることによって、直接接触から微粒化に至る条件を明らかにした。本実験で得られた知見を実炉規模での大規模蒸気爆発実験に適用した結果、酸化ウランは水中において蒸気膜が崩壊したとしても、溶融物表面は固化し固液接触となる可能性が高く、酸化ウランを使用する軽水炉の場合、実炉で想定される事故シーケンスにおいては蒸気爆発の発生する可能性が低いことが示された。ただし、金属成分の混入による凝固温度の低下や溶融炉心温度の上昇には注意を要する。
熊丸 博滋; 小泉 安郎; 久木田 豊; 田坂 完二
Journal of Nuclear Science and Technology, 24(10), p.844 - 858, 1987/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Nuclear Science & Technology)BWR LOCAにおける熱水力現象に及ぼす圧力制御系の効果を評価するためにROSA-III実験装置において圧力制御系故障実験シリーズが実施された。圧力制御系が不作動の場合、MSIV閉に伴う気泡崩壊により炉心が一時的に露出し、特に破断面積が極端に小さい場合、燃料棒表面温度がこの露出によりかなり上昇した。しかし、PCTは、圧力制御系が不作動の場合、作動した場合より低くなった。これは、圧力制御系が不作動の場合、減圧率が大きくECCSが早く作動したためである。PCTは、圧力制御系およびHPCSが故障すると仮定した場合でも、現行の安全基準1473kより十分低かった。
中村 秀夫
no journal, ,
実機事故時の現象を事故条件下で計測する計測器について、原子力機構が行ってきたROSA計画LSTF実験などに用いられる温度、水位、等の計測機器、ならびに福島第一原子力発電所事故を契機として我が国で新たに開発されてきたシビアアクシデント条件下での水位や圧力など現象計測用の計測機器を例として解説する。特に、実験室レベルでの局所現象の詳細計測とは異なった、現場に即した計測の特徴を示す。
中村 秀夫
no journal, ,
軽水炉の安全評価に用いるシステム解析コードの性能評価(V&V)を行う時、対象とする軽水炉の熱水力現象に関するスケーリングの考慮が必要となる。ここでは、V&Vパネルセッションへの話題として、日本原子力学会標準「シミュレーションの信頼性確保に関するガイドライン:2015」とOECD/NEAによるScalingに関するState-of-Art Reportの比較から、システム解析コードの備えるべき性能と課題について共通するポイントを、原子力機構が実施してきたOECD/NEA ROSAプロジェクトの例などを引き合いにして指摘し、かつ、軽水炉事故時の現象評価における問題点とCFD解析の役割と課題などを合わせて指摘した。
中村 秀夫
no journal, ,
システム解析コードを用いた軽水炉の安全評価解析では、不確かさを考慮した最適評価(Best Estimate)解析(BEPU)が考えられているが、解析コードの性能確認を行うためのV&V及び不確かさ評価における現象のスケーリングについては、実機条件への外挿性の担保など未解決の部分がある。ここでは、現象のスケーリングが関与する課題の例や今後の方向性について、OECD/NEAが策定したScaling State-of-Artレポートの例を交えて、現在の到達点と今後の課題を提示した。
