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内堀 昭寛; 椎名 祥己*; 渡部 晃*; 高田 孝*
Proceedings of 19th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-19) (Internet), 12 Pages, 2022/03
ナトリウム-水反応現象数値解析コードSERAPHIMを開発している。最近の研究で、伝熱管群の存在する複雑形状領域に対応するため非構造格子解析手法を本解析コードへ導入した。本研究では、非構造格子化の効果を確認するため、伝熱管群体系でのナトリウム-水反応試験を構造格子及び非構造格子のそれぞれで解析した。構造格子の影響を受けて生じた流動が、非構造格子では改善されることを確認した。また、試験結果との比較から、非構造格子の解析において、化学反応により上昇した温度のピーク値が測定値と同程度であることを確認した。
杉本 太郎*; 金子 暁子*; 阿部 豊*; 内堀 昭寛; 栗原 成計; 高田 孝; 大島 宏之
Nuclear Engineering and Design, 380, p.111306_1 - 111306_11, 2021/08
被引用回数：3 パーセンタイル：45.99(Nuclear Science & Technology)ナトリウム-水反応現象の評価において、液体ナトリウム中の高速気体ジェットによる液滴エントレインメントは重要な要素現象である。本研究では、ナトリウム-水反応現象解析コードの液滴エントレインメントモデル整備に資することを目的として、水中に空気を噴出させた場合に発生する液滴エントレインメントを対象に、フレームストラドリング法を用いた可視化実験を実施した。本実験では、液滴の発生と移動に関する鮮明な画像の取得に成功し、その画像処理から計測位置や気相噴出流速をパラメータとした液滴径と液滴速度を取得した。取得したデータは、現象解明と解析モデルの整備に寄与するものである。
齋藤 雅史*; 金子 暁子*; 阿部 豊*; 内堀 昭寛; 栗原 成計; 高田 孝*; 大島 宏之
Proceedings of 28th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 28) (Internet), 7 Pages, 2021/08
ナトリウム-水反応現象解析コードの妥当性評価及び改良に資する実験データ取得のため、水中に空気を噴出させた場合に発生する液滴エントレインメントの可視化実験を実施した。本実験では液滴径と液滴速度を計測するとともに、ノズル形状の影響を明らかとした。
内堀 昭寛; 柳沢 秀樹*; 高田 孝; 大島 宏之
日本機械学会論文集(インターネット), 86(883), p.19-00353_1 - 19-00353_6, 2020/03
ナトリウム冷却高速炉の蒸気発生器において、伝熱管破損時のナトリウム-水反応現象の影響による破損伝播の発生有無と水リーク率を評価することが重要な課題となっている。既往研究において、事象が終息するまでの長時間事象進展におけるウェステージ型破損伝播を評価対象とする解析手法が開発された。本研究では、ウェステージ型破損伝播に加え高温ラプチャ型破損伝播を評価対象に含めるため、これに対応する解析モデルを開発、追加した。ナトリウム-水反応試験を対象とした解析を実施し、解析手法の妥当性を確認した。
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。
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。
内堀 昭寛; 渡部 晃*; 高田 孝; 大島 宏之
no journal, ,
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。従来のSERAPHIMコードは差分法を用いているが、本研究では、伝熱管の存在する複雑形状領域に対して解析精度を向上することを目的に非構造格子に対応した解析手法を開発し、SERAPHIMコードに組み込んだ。組み込み後SERAPHIMコードにより不足膨張噴流実験の解析を実施した結果、解析結果における圧力分布が実験結果と一致することを確認した。また、Na中へ水蒸気が噴出する現象を対象とした試解析も実施し、妥当と考えられる解析結果を得た。
栗原 成計; 梅田 良太; 下山 一仁
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉(SFR)の蒸気発生器(SG)では、伝熱管からの水漏えい時には、伝熱管材料の機械的強度が低下に起因した内圧膨出型の破損(高温ラプチャ)が生じ、2次Na冷却系統へ破損伝播することが懸念される。高温ラプチャ評価では、伝熱管温度に相当するクリープ強度を破損クライテリア(材料強度基準値)として、管壁のフープ応力との大小比較により破損を判断するため、材料強度基準値の妥当性確認が非常に重要となる。本研究では、単管試験と同様の条件で、二重伝熱管(Mod。9Cr-1Mo鋼)を対象に急速加熱ラプチャ実験を行い、破損応力を定量評価し、内外管の一様加熱条件において材料強度基準値の妥当性を確認した結果について報告する。
内堀 昭寛; 椎名 祥己*; 渡部 晃*; 高田 孝
no journal, ,
ナトリウム-水反応現象数値解析コードSERAPHIMを開発している。最近の研究で、伝熱管群の存在する複雑形状領域に対応するため非構造格子解析手法を本解析コードへ導入した。本件では、非構造格子SERAPHIMコードの適用性確認として、伝熱管群体系でのナトリウム-水反応試験を解析した。解析の結果、高温領域の形成位置やその温度レベルが試験結果に一致することを確認した。
内堀 昭寛; 椎名 祥己*; 渡部 晃*; 高田 孝*
no journal, ,
ナトリウム-水反応現象数値解析コードSERAPHIMを開発している。最近の研究で、伝熱管群の存在する複雑形状領域に対応するため非構造格子解析手法を本解析コードへ導入した。本件では、伝熱管群体系でのナトリウム-水反応試験を構造格子及び非構造格子の両者で解析し、構造格子においてメッシュ解像度が比較的低い場合に生じる非物理的な挙動が非構造格子化により改善されることを確認した。
齋藤 雅史*; 金子 暁子*; 内堀 昭寛; 栗原 成計; 高田 孝*; 大島 宏之
no journal, ,
ナトリウム-水反応現象解析コードの妥当性評価及び改良に資する実験データ取得のため、水中に空気を噴出させた場合に発生する液滴エントレインメントの可視化実験を実施した。本実験では液滴径と液滴速度を計測するとともに、ノズル形状、水位の影響を明らかとした。
齋藤 雅史*; 金子 暁子*; 阿部 豊*; 内堀 昭寛; 栗原 成計; 大島 宏之
no journal, ,
ナトリウム-水反応現象解析コードの妥当性評価及び改良に資する実験データ取得のため、水中に高圧空気を噴出させた場合に発生する液滴エントレインメントの可視化実験を実施した。本実験により、噴流中の異なる位置における液滴径,液滴速度のデータを取得し、その傾向を明らかとした。また、噴流界面の揺動は液滴径・速度・発生数に影響を及ぼす可能性を示した。
内堀 昭寛; 椎名 祥己*; 栗原 成計; 岡野 靖; 齋藤 雅史*; 金子 暁子*; 阿部 豊*
no journal, ,
高速炉蒸気発生器の伝熱管破損時ナトリウム-水反応現象を対象とした数値解析コードSERAPHIMの整備及び妥当性確認を進めている。隣接伝熱管で発生する液滴衝突エロージョンの評価に資することを目的に、気体噴流内部への液滴エントレインメント及び輸送に関する解析モデルをこれまでに開発した。本件では、その妥当性確認の一環として、水中空気噴流の液滴エントレインメントに関する可視化実験を対象に解析を実施し、解析結果が実験で得られた知見と整合することを確認した。
東ヶ崎 駿*; Jang, S.*; 河口 宗道*; 澤 和弘*; 小坂 亘; 内堀 昭寛; 岡野 靖
no journal, ,
ナトリウム冷却高速炉の蒸気発生器において、伝熱管が破損した場合ナトリウム-水反応により反応ジェットが生じる。本研究では、反応ジェットの挙動を評価する粒子法コードの高度化に取り込んだ。ナトリウム-水反応で生じる水酸化ナトリウムの蒸発や凝縮が温度に対して与える影響について検討し、粒子法コードに追加した。その結果、水酸化ナトリウムの相変化を考慮しない場合と比較して低い温度の分布が得られた。
