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Liu, W.
第20回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集, p.391 - 392, 2015/06
軽水炉の安全性評価のためには、限界熱流束の評価が重要であるが、炉心内強制流動サブクール沸騰条件での限界熱流束の予測手法は確立されていない。本研究では、PWR炉心に対する強制流動サブクール沸騰条件での限界熱流束予測手法確立の一環として、炉心燃料集合体を簡略化した二重管を対象として、強制流動サブクール沸騰限界熱流束の予測手法を検討した。Nouriによる二重管内液相速度分布式をLiquid sublayer dryoutモデルと組み合わせることにより、水及びR113を試験流体とした既存実験データを
20%程度で予測できることを確認した。
呉田 昌俊; 秋本 肇
International Journal of Heat and Mass Transfer, 45(20), p.4107 - 4115, 2002/09
被引用回数：44 パーセンタイル：80.8(Thermodynamics)本研究では、片面加熱狭隘矩形流路における高熱流速限界熱流束実験を行い、狭隘流路内サブクール沸騰流用無次元限界熱流束相関式を提案することを目的とした。まず、片面加熱狭隘矩形流炉用無次元相関式を、各種パラメータの限界熱流束に及ぼ影響を整理しなから導出した。従来の限界熱流束予測式を片面加熱狭隘矩形流路へ適用した場合と比べて、計算精度が2~10倍程度改善できた。次に、得られた式の両面加熱狭隘矩形流路,半周加熱小口径鉛管,全周加熱小口径鉛管への適用性を検討し、各種狭隘流路に対して限界熱流束を統合的に評価できる式を提案した。
呉田 昌俊; 秋本 肇; 日引 俊*; 三島 嘉一郎*
Nuclear Technology, 136(2), p.241 - 254, 2001/11
被引用回数：11 パーセンタイル：61.93(Nuclear Science & Technology)サブクール沸騰流のボイド率分布を中性子ラジオグラフィ高速度撮像法により計測した。本報では、(1)瞬時ボイド率及び時間平均ボイド率の計測誤差を実験的、解析的に総合評価し、(2)計測結果をもとに流動パラメータがボイド率に及ぼす影響を評価することを目的とした。瞬時ボイド率(計測時間=0.89ms)の計測誤差(標準偏差/平均値)は18%以内であり、誤差最大条件で誤差の44%が中性子数の統計的変動誤差に起因し、36%が画像増幅ノイズに起因し、18%が蒸気泡の移動に起因することを実験及び解析から明らかにした。また瞬時ボイド率データをもとに時間平均ボイド率を求め、この計測誤差が2%以内であることを示した。瞬時ボイド率分布の時間変化量から気泡情報(寸法、移動速度等)を計測するとともに、流動パラメータが時間平均ボイド率に及ぼす影響を計測しボイド率マップを作成した。本研究により、中性子ラジオグラフィ高速度撮像法による沸騰流のボイド率計測技術を確立し、サブクール沸騰流中のボイド率特性を明らかにした。
呉田 昌俊; 秋本 肇
日本機械学会論文集,B, 67(662), p.2550 - 2557, 2001/10
核融合炉中性子工学研究用中性子源(FNS)の回転ターゲットや核破砕中性子源の固体ターゲットは、冷却流路として狭隘な矩形流路が検討されており、流路の片面から大強度のビーム入射がある高熱負荷機器である。これらの機器の最適設計を行ううえで狭隘矩形流路内のサブクール沸騰限界熱流束を適切に評価することが重要である。本研究では、片面加熱狭隘矩形流路における高熱流速限界熱流束実験を行い、無次元限界熱流束相関式を提案することを目的とした。本報では、片面加熱狭隘矩形流路の無次元相関式を導出した。従来の限界熱流束予測式を片面加熱狭隘矩形流路へ適用した場合と比べて、計算精度が2~10倍程度改善できた。次に、得られた式の両面加熱狭隘矩形流路,半周加熱小口径円管,全周加熱小口径円管への適用性を検討し、各種狭隘流路に対して限界熱流束を統合的に評価できるように検討を加えた。
呉田 昌俊; 日引 俊*; 三島 嘉一郎*; 秋本 肇
日本機械学会論文集,B, 67(661), p.2295 - 2303, 2001/09
中性子ラジオグラフィ高速度撮像法をサブクール沸騰流の瞬時ボイド率及び時間平均ボイド率の計測に応用した。本研究では、瞬時ボイド率の計測結果から瞬時及び時間平均の正味の沸騰開始点を求め、熱流束、質量速度、入口水温、また流路間隙が沸騰開始点の熱平衡クオリティに及ぼす影響を評価した。これらシステムパラメータが沸騰開始点の熱平衡クオリティに及ぼす影響は、本実験範囲内では小さいことがわかった。次に、既存の正味の沸騰開始点評価式の短加熱長矩形流路への適用性を検討した。既存の評価式は、正味の沸騰開始点の熱平衡クオリティを過小評価することがわかった。また、正味の沸騰開始点評価が限界熱流束モデルによる限界熱流束予測に及ぼす影響を試算し、Saha-Zuber式による沸騰開始点評価式を実験式に置き換えることで限界熱流束の予測精度が向上することを示した。
呉田 昌俊; 日引 俊*; 三島 嘉一郎*; 秋本 肇
日本機械学会論文集,B, 67(653), p.179 - 188, 2001/01
中性子ラジオグラフィー高速度撮像法を沸騰流のボイド率計測に応用した。本報では、(a)瞬時ボイド率及び時間平均ボイド率の計測誤差を実験的、解析的に総合評価し、(b)計測結果をもとに流動パラメータがボイド率に及ぼす影響を評価することを目的とした。瞬時ボイド率(計測時間=0.89ms)の計測誤差(標準偏差/平均値)は18%以内であり、誤差最大条件で誤差の44%が中性子数の統計的変動誤差に起因し、36%が画像増幅ノイズに起因し、18%が蒸気泡の移動に起因することがわかった。また時間平均ボイド率の計測誤差は2%以内であった。瞬時ボイド率分布の時間変化量から気泡情報(寸法、移動速度等)を計測するとともに、流動パラメータが時間平均ボイド率に及ぼす影響を計測しボイド率マップを作成した。加熱長が同じ場合、流路間隙が小さいほどボイド率及び気泡寸法が大きく、限界熱流束が低く計測された。
呉田 昌俊; 秋本 肇
混相流シンポジウム2000(第19回)講演論文集, p.59 - 60, 2000/00
本研究は、中性子ラジオグラフィ高速度撮影法によりサブクール沸騰流中の瞬時ボイド率を計測し、沸騰開始位置(PNVG)を考察することを目的とした。片面加熱短加熱長矩形流路内サブクール沸騰流の瞬時ボイド率を計測誤差18%以内で計測を行い、これをアニメーション表示することで流動様式を定量的に観察した。また、沸騰開始クオリティをBowringモデルで計算し、実験結果と比較した。短加熱長流路内沸騰流の場合、加熱部上流端からすぐに沸騰開始条件を上回り発泡する傾向が実験とモデルで一致していた。既存のPNVG式と実験結果を比較した結果、既存のPNVG式は過小評価することがわかった。
呉田 昌俊; 日引 俊*; 三島 嘉一郎*; 秋本 肇
Proceedings of International Workshop on Current Status and Future Directions in Boiling Heat Transfer and Two-Phase Flow, p.103 - 111, 2000/00
新沸騰流計測技術として中性子ラジオグラフィ動画法を開発し、従来計測が困難とされたサブクール沸騰流中の瞬時ボイド率の計測・動画解析、また時間平均ボイド率の測定が可能となった。本報では、まず本計測法を用いて得られるボイド率の計測誤差を固体の模擬体を用いた計測誤差評価実験及び各種誤差原因の解析的検討結果をもとに総合的に評価した。この計測誤差に関する詳細な検討結果から本計測技術により得られるボイド率データの計測精度を明らかにした。また、サブクール沸騰流中の瞬時ボイド率の動画解析による蒸気泡変動量の計測や時間平均ボイド率分布の計測結果をシステムパラメータごとに評価し、ボイド率マップ等データベースを作成した。サブクール沸騰流中のボイド率が高時間分解能で計測できたことにより機構論的バーンアウトアウトモデル等沸騰現象に起因する熱流体解析手法の検証や高精度化が可能となった。
呉田 昌俊; 松林 政仁; 秋本 肇
JAERI-Research 99-023, 29 Pages, 1999/03
JAERI-Research-99-023.pdf:1.67MB
大強度中性子源のターゲット等高出力機器の開発に関連し、高熱負荷サブクール沸騰時のボイド率を評価する必要がある。現在までに提案されているボイド率予測法は、円管流路で得られたデータをもとに提案された式が主であり、高熱負荷機器で採用される矩形流路への適用性は検討の必要性があった。しかし、狭間隙矩形流路内沸騰流のボイド率は現在まで計測が困難であったため予測法が確立されていない。そこで本研究では中性子ラジオグラフィを用いて狭間隙矩形流路内沸騰流の気泡挙動を可視化とボイド率分布を計測する技術を新たに開発し、本計測システムを用いてボイド率データベースを作成することを目的とした。本報告書は、中性子ラジオグラフィによるボイド率計測法及び片面加熱狭間隙矩形流路内サブクール沸騰時のボイド率計測結果をまとめた。
呉田 昌俊; 秋本 肇
Proceedings of 7th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-7) (CD-ROM), 8 Pages, 1999/00
大強度中性子源用核破砕固体ターゲットの冷却流路等高熱負荷機器の熱工学設計と関連して、片面加熱矩形流路内垂直上昇流の限界熱流束計測実験を実施し、システムパラメータの限界熱流束への影響を調べた。現在までに報告されている高熱負荷限界熱流束研究の多くが円管流路で得られた実験結果を基礎としており、高熱負荷機器の多くで採用される狭間隙短加熱長矩形流路内限界熱流束の予測法は実験データの少なさもあり確立されていなかった。そこで、本研究では矩形流路内限界熱流束研究の第1ステップとして実験結果と従来の予測法による計算値の比較を試み、従来の予測法の矩形流路への適用の可能性を検討した。検討の結果、数土モデル、Griffel相関式、Bernath相関式が、短加熱長・低入口水温条件下で得られた実験結果と良く一致する傾向があることがわかった。
呉田 昌俊; 日引 俊*; 三島 嘉一郎*; 秋本 肇
Two-Phase Flow Modelling and Experimentation 1999, p.1509 - 1514, 1999/00
中性子ラジオグラフィという新たな方法を熱流動現象の定量化に適用するため新計測システムを開発し、本システムを用いてボイド率の計測を行った。本計測法を用いることにより従来計測が困難であった金属流路内流動、熱的非平衡系内流動、また狭間隙流路内での気泡挙動の可視化とボイド率の定量化が可能となった。本報には、核融合炉のプラズマ対向機器等片面から高熱負荷を受ける狭間隙流路内サブクール沸騰時の気泡挙動を高速度撮像法により可視化し、時間平均ボイド率分布を計測した結果を示した。次に得られたボイド率分布から沸騰開始条件を決定し、既存の予測法と比較した。そして、計測されたボイド率分布と既存のボイド率予測法を比較し、適用の可能性を検討した。検討の結果、既存の予測法では、加熱長が短い矩形流路内サブクール沸騰時のボイド率を適切に予測することが困難であることがわかった。
呉田 昌俊; 秋本 肇
第11回熱工学シンポジウム講演論文集, p.73 - 76, 1998/00
大強度加速器の固体ターゲットや核融合炉のダイバータ板等の機器は、片面から強力なビーム入射があり高熱負荷となる。しかし、高熱負荷機器の除熱限界(CHF)予測法は確立されておらず、特に従来のCHFモデル中で計算される蒸気蓄積開始条件やボイド率予測値に関して疑問があった。本報では、原研のJRR-3Mを用いた高速度撮像中性子ラジオグラフィ法を確立し、サブクール水冷却による片面加熱矩形流路内バーンアウト時の時間平均ボイド率分布を計測した結果を示す。また一つの試みとして、計測したボイド率分布をもとに蒸気の正味蓄積開始クオリティと加熱部出口のボイド率を求め、既存のCHFモデルに代入し、モデルの妥当性を検討した。そして、KattoのCHFモデルに蒸気蓄積開始クオリティとボイド率計測値を代入した場合、CHF予測値が実験値に数倍~20倍程度近づく傾向があることが明らかとなった。
J.Boscary*; 荒木 政則; 秋場 真人
JAERI-Research 97-053, 50 Pages, 1997/08
JAERI-Research-97-053.pdf:1.71MB
本報告はこれまで原研において核融合実験炉を模擬した伝熱流動条件-片面加熱場、高熱流束、水冷-の下で実施された限界熱流束(CHF)実験の結果をまとめたものである。平滑管、外部フィン付スワール管、スクリュウ管及びハイパーベイパートロンが供試された。外部フィン付スワール管とスクリュウ管の性能ははとんど等しく、供試された冷却管の中で最も高い限界熱流束を示した。実験条件の範囲内では、冷却水の質量流量がCHFに大きな影響を与え、冷却水の圧力はCHFにほとんど影響を与えないことがわかった。平滑管と外部フィン付スワール管のCHFは、CHF相関式であるTong75式によって20%の精度で予測可能であることが明らかになった。
J.Boscary*; 荒木 政則; 秋場 真人
JAERI-Data/Code 97-033, 12 Pages, 1997/08
JAERI-Data-Code-97-033.pdf:0.51MB
本報告はこれまで原研において、ITER等のトカマク型核融合実験装置用高熱負荷受熱機器開発の一環として実施された限界熱流束実験の結果をまとめたものである。実験は原研の粒子工学試験装置(PBEF)において実施され、伝熱流動の観点から見て核融合装置用高熱負荷受熱機器のおかれる特殊な環境-すなわち、高熱流束・片面加熱場-を模擬して行われたものである。本報告では新たに有限要素解析を実施して、相関式の導出等に有用なデータを加え、データベースの充実を図った。
