Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
栗原 成計; 梅田 良太; 下山 一仁; 菊地 晋
日本機械学会論文集(インターネット), 84(859), p.17-00382_1 - 17-00382_11, 2018/03
ナトリウム(Na)冷却型高速炉(SFR)の蒸気発生器(SG)で想定される伝熱管破損事象では、Na中への水漏えいにより反応ジェットが形成され(Na-水反応)、そのエロージョン・コロージョン作用により隣接伝熱管(ターゲット伝熱管)に局所的な減肉が生じる(ターゲットウェステージ)。われわれは、反応ジェットに随伴される液滴衝突エロージョン(LDI)と、Na-水反応時の主要生成物である高温の水酸化ナトリウム(NaOH)及び酸化ナトリウム(Na
O)による流れを伴うNa-Fe複合酸化型腐食(COCF)に起因してターゲットウェステージが生じると考え、伝熱管周囲のウェステージ環境で生成されるNaOH単体環境及びNaOH-NaO混合環境においてCOCF実験を実施して定式化した。本報では、垂直管群を模擬した実機SG条件でのNa-水反応試験(総合検証試験)を実施し、各ターゲット伝熱管を対象に新たなウェステージ相関式の適用性を定量評価するとともに、貫通破損したターゲット伝熱管を対象に注水停止後のブローダウン過程を含めた時間におけるウェステージの時間進行を定性的に検討した。
梅田 良太; 下山 一仁; 栗原 成計
JAEA-Technology 2017-018, 70 Pages, 2017/08
JAEA-Technology-2017-018.pdf:9.67MB
ナトリウム冷却高速炉の蒸気発生器では、低圧のナトリウムから伝熱管を介して高圧の水/蒸気に熱交換される。その伝熱管が破損して水蒸気が漏えいした場合、発熱反応を引き起こし、ナトリウム中に反応ジェットが形成される(ナトリウム-水反応)。反応ジェットは高温・高圧噴流で高アルカリ環境を形成し、この環境に曝された隣接伝熱管は、局所的な減肉により損傷を受け(ターゲットウェステージ)、SG内での影響範囲が拡大する可能性がある。本報告書では、ターゲットウェステージ現象解明を目的として、ナトリウム-水反応時の主要な反応生成物である高温の水酸化ナトリウムと副次的な生成物である酸化ナトリウム(試料)を用いて、ターゲットウェステージの環境因子(試料温度、衝突速度、試料組成割合等)を分離評価できる実験装置及び実験手法を開発した。また、開発した実験装置を用いて流れを伴う高温水酸化ナトリウム及び酸化ナトリウム環境下における腐食実験を実施し、腐食特性に及ぼすターゲットウェステージの環境因子の影響を定量的に評価するとともに、平均腐食速度とウェステージ環境因子との関係を定式化した。
赤羽 正彰*; 堀木 幸代*; 刑部 真弘*; 小泉 安郎; 内堀 昭寛; 大野 修司; 大島 宏之
Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 7 Pages, 2015/05
高速炉蒸気発生器の伝熱管破損時において、隣接伝熱管ウェステージの主な要因となる高速気体噴流中の液滴挙動を実験から調査した。実験では、水中に高圧空気を噴出させ、噴流中にエントレインされた液滴を高速度カメラにより可視化するとともに、撮影画像を処理することにより液滴速度の計測を行った。可視化画像より、噴流界面からフィラメント状に液体が巻き込まれて液滴が発生する様子を確認した。液滴速度の計測から、噴流軸方向成分の速度は空気噴出速度の上昇とともに増大する挙動や液滴が発生した後噴流により加速される挙動を示すデータを得ることができ、隣接伝熱管ウェステージに関する現象解明及び評価手法の検証に有用な知見を得た。
内堀 昭寛; 大島 宏之
Proceedings of 9th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-9) (CD-ROM), 6 Pages, 2014/11
Na冷却高速炉の蒸気発生器において伝熱管破損時に形成される隣接伝熱管周りのウェステージ環境を評価するため、Na側で生じる圧縮性多成分多相流及びNa-水化学反応を対象とした機構論的数値解析コードSERAPHIMを開発している。本研究では、ウェステージ環境評価モデルの一つとして液滴エントレインメント・輸送モデルを開発し、その基本検証のため基礎的な液滴エントレインメント実験の解析を実施した。その結果、本解析モデルが液滴エントレインメント終了までの時間や液滴発生時の圧力変動等の実験結果を概ね良好に再現し、モデルの基本的な妥当性を確認した。
Jang, S.*; 高田 孝; 山口 彰*; 内堀 昭寛; 栗原 成計; 大島 宏之
Proceedings of 9th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-9) (CD-ROM), 8 Pages, 2014/11
ナトリウム冷却高速炉の蒸気発生器において伝熱管の微小亀裂が徐々に拡大するセルフウェステージ現象について、多次元解析コードSERAPHIMを用いた数値解析(定量化)を実施し、拡大後の亀裂サイズを調査した。まず、ナトリウム-水反応によって生じるセルフウェステージ現象を再現するための複数ステップの数値解析手法を考案した。これに基づき、亀裂近傍の化学反応を伴う熱流動特性を得るための2次元解析を実施した。伝熱管壁のウェステージ量は温度と水酸化ナトリウム濃度をパラメータとしたアレニウス型評価式から求め、ウェステージ後の構造部形状に整合するように解析メッシュを再構築した。以上の手順を繰り返すことで評価した亀裂拡大後サイズ及び形状が実験結果と一致することを確認した。
宇佐美 正行*; 田辺 裕美*; 黒羽 光男
PNC TN9410 86-023, 112 Pages, 1986/03
高速増殖原型炉「もんじゅ」の蒸気発生器において万一水リークが発生した場合の事故評価を行う上で、ナトリウム-水反応による伝熱管の損耗(ウェステージ)挙動を把握することは重要である。このため、過熱器材であるSUS321鋼を対象として、動燃大洗工学センター内の小リーク・ナトリウム・水反応試験装置(SWAT-2)及び大リーク・ナトリウム-水反応試験装置(SWAT-1)を用いて、それぞれ小リーク及び中リーク領域でのウェステージ試験を実施した。試験パラメータは水リーク率、ノズル-ターゲット間距離、ナトリウム温度である。主な結果は以下のとおり。 1. 小リーク領域(水リーク率:0.1
10g/sec)でのSUS321鋼のウェステージ率は2・1/4Cr-1Mo鋼及びSUS304鋼と同様L/D(L:ノズル・ターゲット間距離、D:ノズル孔径)に依存し、L/D=2035にピークを有する。このSUS321の最大のウェステージ率は同じオーステナイト系ステンレス鋼であるSUS304の最大値の約1/2で、SUS321の方が耐ウェステージ性に優れている。2. 中リーク領域(水リーク率29及び145g/sec)のSUS321鋼のウェステージ率はL/Dに依存し、L/D=2050にピークを有する。これは2・1/4Cr-1Mo鋼の最大ウェステージ率に比べ約1/4で、耐ウェステージ性に優れている。 3. これらの結果を基に小リーク及び中リーク領域のそれぞれに適用できるウェステージ率評価実験式を導き出した。
栗原 成計; 梅田 良太
no journal, ,
高速炉蒸気発生器での伝熱管破損時には、ナトリウム-水反応によって隣接伝熱管の二次破損に起因した破損伝播が生じ、影響範囲が拡大する可能性がある。本報では、境界条件で整理された従来のウェステージ相関式に対して、既往データに基づきウェステージ影響因子の適用性を検討した結果について報告する。
下山 一仁; 栗原 成計; 菊地 晋; 梅田 良太; 大島 宏之
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉蒸気発生器伝熱管に生じた貫通亀裂から水/蒸気が漏えいすると、ナトリウムと水との化学反応に伴い伝熱管外表面より腐食が進行する(セルフウェステージ)。この現象を明らかにするため、本報では、高温ナトリウム中でセルフウェステージ実験を行い、微細亀裂の損耗進展速度に対する損耗形態や水漏えい量の影響を評価した結果について報告する。
梅田 良太; 栗原 成計; 下山 一仁; 菊地 晋; 大島 宏之
no journal, ,
高速炉蒸気発生器におけるナトリウム(Na)-水反応時の隣接管ウェステージ現象を解明するため、主要反応生成物である高温の水酸化ナトリウム(NaOH)や酸化ナトリウム(NaO)を用いた高温NaOH噴射基礎実験を実施し、最大減肉速度に及ぼす試料/材料温度、試料組成割合及び試料速度の影響を定量評価した結果について報告する。
栗原 成計; 梅田 良太; 下山 一仁; 菊地 晋
no journal, ,
ナトリウム(Na)冷却型高速炉の蒸気発生器(SG)で想定されるウェステージ現象について、高温のNaOH-NaO環境における流れを伴うNa-Fe複合酸化型腐食(COCF)実験と水滴を衝突させた液滴衝突エロージョン(LDI)実験を実施し、COCFとLDIを重畳させた新たなウェステージ相関式を提案した。本報では、垂直管群を模擬した実機SG条件でのNa-水反応試験を実施し、各ターゲット管に対して新ウェステージ評価法の適用性を定量評価するとともに、貫通破損伝熱管を対象に注水停止後のブローダウン過程を含めた時間におけるウェステージの時間進行を定性的に検討した。
Jang, S.*; 山口 彰*; 高田 孝; 大島 宏之
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉蒸気発生器内の伝熱管破損時に生じるナトリウム-水反応によるセルフウェステージ現象(自孔拡大)は、様々の要因が関係している複雑な現象である。本研究では、セルフウェステー現象に関係する要因間の相関図を構築し、DEMATEL法により現象に対する支配要因の抽出を行った。
梅田 良太; 下山 一仁; 栗原 成計
no journal, ,
高速炉蒸気発生器の合理的安全設計に資することを目的として、ナトリウム-水反応時に形成される隣接伝熱管周囲の局所的な損耗環境を考慮した新ウェステージ評価法の検証データとして活用するため、垂直伝熱管群を模擬したナトリウム-水反応実験を行い、ターゲット管の周囲温度や損耗状態等の基礎データを取得した。
下山 一仁; 栗原 成計; 菊地 晋; 梅田 良太
no journal, ,
ナトリウム(Na)冷却高速炉の蒸気発生器(SG)伝熱管に生じた微細な貫通亀裂から水/蒸気がNa中に漏えいして自管が損傷するセルフウェステージ現象について、疲労き裂を模擬した微細孔型試験体を用いた高温Na中での実験を実施し、損耗形状の時間変化、損耗部での腐食環境に関するデータを取得した。第1報で報告したピンホール型の微細孔損耗挙動実験と比較した結果、セルフウェステージ率に及ぼす初期貫通欠陥形状(ピンホール, 疲労き裂)の影響は有意ではなく、疲労き裂の方が出口部の縁長が長く、貫通破損に至った時の減肉体積や開口面積は大きくなる傾向にあることが確認された。
梅田 良太
no journal, ,
高速炉蒸気発生器伝熱管で生じるウェステージ現象に対して、現象論に基いた分離効果実験手法の開発及びウェステージ計測誤差を排除可能な新機構の考案など実験手法高度化の検討結果を報告する。
栗原 成計; 梅田 良太; 下山 一仁
no journal, ,
垂直伝熱管群SGを模擬したNa-水反応実験で得られた各ターゲット管のウェステージ環境を分析し、局所的なウェステージ環境に着眼した新ウェステージ評価法の適用性を定量評価した。
小島 早織*; 内堀 昭寛; 高田 孝; 大野 修司; 福田 武司*; 山口 彰*
no journal, ,
Na冷却高速炉蒸気発生器伝熱管のセルフウェステージ現象に対して多次元ナトリウム-水反応解析コードSERAPHIMを用いた解析評価を進めている。従来の解析評価では、反応温度の保守的評価の観点で伝熱管外表面は断熱を仮定しているが、セルフウェステージ進展の評価では伝熱管構造部の温度評価も重要となる。そこで本研究では、流体-構造間の熱移行影響評価を行うことを目的とし、流体-構造熱的連成モデルを構築し、SERAPHIMコードへ導入した。熱的連成あり/なしの解析をそれぞれ実施し、熱的連成モデルを考慮した場合の解析結果(温度場)に及ぼす影響を把握した。
