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鈴木 貴行; 吉田 啓之; 阿部 豊*; 金子 暁子*
Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 7 Pages, 2015/05
BWRの安全性向上のため、福島第一原子力発電所事故における炉内状況を把握することは必要であり、特に炉心溶融事故発生時の溶融燃料の流動挙動を評価することは重要である。溶融燃料が炉心下部から圧力容器下部に落下する際に形成される溶融ジェットの挙動は、BWR下部プレナムに存在する、制御棒案内管等の影響を受けることが予想される。そこで原子力機構では、溶融ジェット挙動について、複雑構造物の影響を含め評価できる解析手法を開発している。本研究では、原子力機構で開発中の詳細二相流解析コードTPFITを拡張することにより、複雑な構造物の影響を含めて溶融燃料落下挙動を評価できる解析手法を開発する。本報告では、TPFITをもとに開発中の解析手法を用い、模擬溶融物質の物性値が溶融ジェット挙動に与える影響について評価した。その結果、模擬物質の物性値のうち密度及び表面張力が、溶融ジェットの微粒化挙動に対して最も大きな影響を与えることが分かった。
鈴木 貴行; 吉田 啓之; 阿部 豊*; 金子 暁子*
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故における炉内状況を把握するためには、炉心溶融事故発生時の溶融燃料の流動挙動を評価する必要がある。溶融燃料が炉心下部から圧力容器下部に落下する際に形成される溶融ジェットの挙動は、BWR下部プレナムに存在する制御棒案内管等の複雑構造物の影響を受けることが予想される。そこで、原子力機構では、溶融ジェット挙動について、複雑構造物の影響を含め評価できる解析手法を原子力機構で開発中の詳細二相流解析コードTPFITを改良および拡張することにより開発している。本報告では、改良および拡張したTPFITをBWR下部プレナム構造物を模擬した実験体系に適用し、模擬溶融燃料の物性値がジェットブレイクアップ現象に与える影響について評価した結果について報告する。
鈴木 貴行; 吉田 啓之; 阿部 豊*; 金子 暁子*
no journal, ,
福島第一原子力発電所事故における炉内状況を把握するためには、炉心溶融事故発生時の溶融燃料の流動挙動を評価する必要がある。溶融燃料が炉心下部から圧力容器下部に落下する際に形成される溶融ジェットの挙動は、BWR下部プレナムに存在する制御棒案内管等の複雑構造物の影響を受けることが予想される。そこで、原子力機構では、溶融ジェット挙動について、複雑構造物の影響を含め評価できる解析手法を、詳細二相流解析コードTPFITを拡張することにより開発している。本報告では、溶融ジェット挙動を詳細に把握するため、高空間解像度解析を実施した。その結果、溶融ジェットの界面形状および周囲速度場をより詳細に評価できる見通しが得られた。発表では界面形状や速度場等の解析結果と実験結果とを比較、検討した結果について報告する。
吉田 啓之; 成島 勇気*; 金子 暁子*; 阿部 豊*
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福島第一原子力発電所事故における炉内状況を把握するためには、炉心溶融事故発生時の溶融燃料の流動挙動を評価する必要がある。溶融燃料が炉心下部から圧力容器下部に落下する際に形成される溶融ジェットの挙動は、BWR下部プレナムに存在する制御棒案内管等の複雑構造物の影響を受けることが予想される。そこで、原子力機構では、溶融ジェット挙動について、複雑構造物の影響を含め評価できる解析手法を、詳細二相流解析コードTPFITを拡張することにより開発している。本報告では、落下距離に対する微粒化径の変化を評価し、ブレイクアップ長さについて検討した結果を報告する。
成島 勇気*; 鈴木 貴行; 吉田 啓之; 金川 哲也*; 金子 暁子*; 阿部 豊*
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原子炉の廃炉や安全性向上のためには、炉心溶融を伴う事故時における溶融燃料ジェットの落下挙動を予測することが重要である。BWRは下部プレナム内に複雑構造物を有しており、それらがジェットの落下挙動に影響を及ぼすと考えられる。そこで、本研究グループでは溶融燃料の落下挙動を予測するための数値解析コードの開発を行っている。本研究では、解析コードの妥当性評価のための実験データの取得を目的とし、BWR下部プレナムを詳細に模擬したテスト部において透明流体の射出実験を行い、微粒化挙動の可視化計測を実施している。本報では、構造物が微粒化物径に与える影響を評価した。また、ノズル径, 流速, 模擬流体の物性値を変えて実験を行い、微粒化物径に関する既存の理論式、相関式と比較することで、複雑構造物内における微粒化物径の評価手法について検討する。
成島 勇気*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 金川 哲也*; 鈴木 貴行*; 吉田 啓之
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BWR炉心溶融時におけるジェットブレイクアップ長さの把握は過酷事故対策の観点から必要不可欠である。本報告では、数値解析コードの妥当性評価のため、ジェットブレイクアップ長さに関する実験データを取得すると同時に、構造物がジェットブレイクアップ長さに与える影響について検討した。その結果、ノズル径が大きく構造物の影響が大きいと想定される条件においては、ブレイクアップ長さが長くなる傾向を示した。したがって、構造物の存在により、ブレイクアップ長さは長くなることが確認できた。また、得られたブレイクアップ長さの時間平均値については、既存の相関式を用いて予測できる可能性があることが分かった。
鈴木 貴行; 吉田 啓之; 成島 勇気*; 金子 暁子*; 阿部 豊*
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福島第一原子力発電所事故における炉内状況を把握するためには、炉心溶融事故発生時の溶融燃料の流動挙動を評価する必要がある。溶融燃料が炉心下部から圧力容器下部に落下する際に形成される溶融ジェットの挙動は、BWR下部プレナムに存在する制御棒案内管等の複雑構造物の影響を受けることが予想される。そこで、原子力研究開発機構では、溶融ジェット挙動について、複雑構造物の影響を含め評価できる解析手法を、詳細二相流解析コードTPFITを拡張および改良することにより開発している。本報告では、溶融物落下挙動の詳細把握を目的として、高空間解像度での単チャンネル解析を実施した。その結果、溶融ジェットの周囲速度場などの流動挙動を詳細に評価できる見通しが得られた。発表では、溶融ジェットの界面挙動や溶融物微粒化現象などについて解析結果と実験結果とを比較、検討した結果について報告する。
吉田 啓之; 木村 郁仁*; 鈴木 貴行*; 金子 暁子*; 阿部 豊*
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原子力発電所過酷事故時に溶融した燃料等は、下部の冷却材プールへの落下が想定される。これまでに水深が十分なプールに対しての研究はあるが、浅水状態に対する知見は不足している。本研究では、浅水プールにおける溶融ジェットの侵入, 着底, 拡がり, 堆積という一連の過程に対する流体力学的作用の把握を目的として、数値解析手法の開発を行っている。本報では、前報までに明らかとなった底面での接触角及び空間解像度がジェット着底挙動に及ぼす影響を確認するため、詳細二相流解析コードTPFITを用いた解析を行った結果について報告する。TPFITを用いた解析における空間解像度を増加させることで、低解像度では明確でなかった底面に衝突後のジェットの微粒化挙動を再現できることを確認した。また、接触角を変化させることで底面での拡がりの挙動が変化すること、実際に測定した接触角を用いることで、ジェットが拡がる際の挙動が実験の傾向に近づくことを確認した。
鈴木 貴行*; 吉田 啓之; 阿部 豊*
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原子力発電所過酷事故時に溶融した燃料等は、下部の冷却材プールへの落下が想定される。冷却材プールに落下した溶融物は、ジェット形状を伴いつつ小さな塊(微粒化物)へと分裂する、ジェットブレイクアップ現象が発生すると考えられている。この現象に対して、実験での取得が難しい微粒化物の径やその堆積状況につながるメカニズムを把握するため、二相流解析コードTPFITをもとに数値解析手法の開発を行い、これまでに実験結果との比較により妥当性の確認を行った。ここでは、ジェットブレイクアップ現象に対する妥当性を確認した解析手法を用いて、落下する流体及びその周囲流体の物性値が及ぼす影響について検討を行った。その結果、落下する流体の密度がジェットの形状や微粒化物径に大きな影響を及ぼすことを確認した。また、粘性係数がジェット形状に与える影響はジェット先端部形状などの限定された領域のみであるが、周囲流体の粘性係数が大きい場合、微粒化径が小さくなることを確認した。
吉田 啓之; 堀口 直樹; 鈴木 貴行*; 山村 聡太*; 阿部 豊*
no journal, ,
軽水炉過酷事故において炉心溶融が発生した場合、高温の燃料は冷却材プールにジェット状に落下し、分裂・微粒化すると想定されている。このため、事故評価において重要である燃料の冷却性の予測には、冷却材プール中をジェット状に落下する溶融燃料の挙動(ジェット挙動)の理解が求められる。過酷事故時のシナリオとして、蒸発や漏洩により冷却材プールが浅水となる場合が考えられる。この場合、ジェットは分裂しないままプール底部に到達することが想定されるが、この状況に対するジェット挙動に関する知見は不十分である。本研究では浅水プールに液体ジェットが落下し着底する挙動の把握を目的として、実験および数値解析を実施している。これまで実施した実験及び解析から、着底前のジェットや着底後のジェットにより形成される薄膜流れから、微粒化物が生成されることが確認できている。本報ではTPFITをもとに開発した手法により得られた詳細な解析結果に対してデータ処理を行い、液体ジェットから生成した微粒化物の径の分布を各時刻に対して評価した結果を報告する。