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檜山 智之; 相澤 康介; 西村 正弘; 栗原 成計
JAEA-Research 2021-009, 29 Pages, 2021/11
JAEA-Research-2021-009.pdf:2.25MB
ナトリウム冷却高速炉では、実用化に向けて燃料の高燃焼度化が求められている。高燃焼度の燃料集合体はスウェリングや熱的な燃料棒の変形によって局所的に除熱能力が低下することが懸念され、燃料集合体での冷却材流動挙動を予測評価することが重要である。本研究では、現象解明および熱流動解析コード検証用のデータベース構築を目的として、3本ピンバンドル体系の試験体を用いた流動場計測試験を実施した。現象解明の着眼点は、以下の(1)ワイヤスペーサ近傍を含めたサブチャンネル内の全体流況、(2)層流領域を含むレイノルズ数と流動場の関係、(3)ワイヤスペーサの有無が流動場に与える影響評価である。試験の結果、PIV計測によりサブチャンネル内の詳細な流動場データを取得し、3本ピンに囲まれたセンターサブチャンネルにワイヤスペーサが交差する際に隣のサブチャンネルへ逃げる流れとワイヤスペーサの巻き方向に対して追従する流れが生じることが分かった。層流領域のレイノルズ数条件では流速分布の傾向が遷移領域および乱流領域と大きく異なることを確認した。ワイヤスペーサのない体系と比較すると、層流領域においてもワイヤスペーサによるミキシングが生じていることを確認した。
4 rod bundleLiu, W.; Jiao, L.; 永武 拓; 柴田 光彦; 小松 正夫*; 高瀬 和之*; 吉田 啓之
Proceedings of 11th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-11) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2016/10
原子力機構では、福島事故時炉心露出過程を明らかにするため、また、事故時を対象とした炉心内二相流解析の予測精度の向上を目的として、ワイヤーメッシュセンサーを用い、高温高圧条件(2.8MPa, 232
C)下でのバンドル内ボイド率データの取得を行っている。試験装置は、99ワイヤーメッシュセンサーを44の模擬バンドル内に、軸方向2カ所に配置したものである。本研究では、製作したワイヤーメッシュセンサーの計測性能を確認するため、空気-水二相流を用いて大気圧室温条件で試験を実施した。製作したワイヤーメッシュセンサー及び計測システムが正しくボイド率を計測できることを確認すると共に、炉心スクラム後を想定した低流量条件でのバンドル内ボイド率分布及び気泡速度・長さに関する知見を得た。
呉田 昌俊
可視化情報学会誌, 24(Suppl.1), p.265 - 268, 2004/07
稠密バンドル流路内を流れる沸騰流のボイド率を、中性子トモグラフィ技術で3次元分布を計測、高速度撮像中性子ラジオグラフィ技術で瞬時値分布を計測し、同一流動条件を多角的に可視化観察することで特徴的な現象を抽出した。この2技術をセット("3D"+"2D+Time")で使用した本実験で、以下の点が新たにわかった:(A)時間平均空間分布から高ボイド率スポットが最上流部の狭間隙部で観察された。一方、瞬時値の時系列観察では、正味の沸騰開始点は統計的に広く分布しており、定常的な高ボイド率スポットは認識できなかった。(B)時間平均空間分布から"Vapor Chimney"現象が観察された。この現象を、瞬時値の動画表示で連続性に注視して観察すると、三角形状の流路部に連続した蒸気通路が形成されているとは限らず、広い条件範囲で蒸気泡・スラグが群を成して間欠的に流れていることがわかった。
呉田 昌俊; 玉井 秀定
Proceedings of 5th International Conference on Multiphase Flow (ICMF 2004) (CD-ROM), 10 Pages, 2004/06
低減速軽水炉炉心内のボイド率分布特性を調べるため、中性子ラジオグラフィ3次元計測技術(中性子トモグラフィ)を用いて、稠密7本バンドル試験体内を流れる沸騰流の詳細な3次元ボイド率分布を計測した。本試験体は、低減速軽水炉を模擬したもので発熱棒径が12mm、棒間ギャップが1mmである。本報では、中性子トモグラフィシステム,実験結果及び、サブチャンネル解析コードであるCOBRA-TFと実験値の比較結果に関して述べる。実験は、研究用原子炉JRR-3炉室内で実施し、新開発の中性子トモグラフィアルゴリズムにより空間解像度が0.1-0.2mm/pixelと高精細でボイド率の空間分布データを測定している。本実験結果から、液膜が狭い領域に集まりやすいこと,蒸気が流路中央部に集まりやすいことなどがわかった。また、COBRAコードはボイド率を高めに計算する傾向があることがわかった。
呉田 昌俊; 秋本 肇
Nuclear Technology, 143(1), p.89 - 100, 2003/07
被引用回数：10 パーセンタイル：56.43(Nuclear Science & Technology)低減速スペクトル炉の炉心は、三角格子状の稠密な燃料棒配列であり、高ボイド率条件で運転する特徴を有する。このため冷却限界の評価が重要な課題である。そこで、低減速スペクトル炉の基礎的な限界出力特性を評価する目的で限界出力実験を実施した。本報では、質量速度等パラメータが限界出力に及ぼす影響と、熱設計に用いてきた限界出力計算式の評価結果、そして本データと準稠密バンドル体系のBAPLデータを用いて導出した新限界出力相関式に関して報告する。本実験により、稠密炉心における質量速度,入口水温,出口圧力、そして径方向熱流束比の限界出力に及ぼす影響を明らかとした。また、熱設計に用いてきた限界出力計算式(Arai式)が限界出力を過小に計算することを示した。新相関式は、371点の原研・BAPLデータに対して
4.6%の誤差で軸方向に一様発熱している稠密バンドルの限界出力を計算できる。
呉田 昌俊; 秋本 肇
日本機械学会論文集,B, 69(682), p.1469 - 1476, 2003/06
低減速スペクトル炉の熱的成立性を評価する目的で、軸方向の発熱が一様な稠密三角格子バンドル試験体を用いて限界出力実験を行った。本報では、流動パラメータが限界出力へ及ぼす影響を明らかとし、限界クオリティを計算する無次元相関式を本実験データとBAPLデータを用いて導出した。用いた試験体は低減速スペクトル炉の燃料棒7本分の領域を模擬した形状であり、低減速スペクトル炉の定格運転条件を広く包含する実験条件で約400点の限界出力データを系統的に蓄積した。導出した無次元相関式の計算精度は、371点のデータに対して4.6%である。本相関式の適用範囲は、棒間間隔が1
2.3mm,質量速度が1002500kg/(m
s),圧力が28.5MPa,周方向ピーキング係数が11.5,発熱棒数が720本である三角格子配列のバンドル流路である。
松林 政仁
非破壊検査の最前線 (CD-ROM), 7 Pages, 2002/00
中性子撮影はX線撮影と同様に放射線透過を利用した非破壊検査法である。中性子撮影には中性子源,コリメータ及び撮影システムの3要素が必要とされる。中性子源として現状、国内最高性能を有しているのは研究炉JRR-3Mであり、JRR-3M中性子ラジオグラフィ装置が設置されている。本書では、現時点におけるJRR-3M中性子ラジオグラフィ装置を概説し、装備されている撮影システムを紹介した。応用研究で広く利用されている冷却型CCDカメラを用いた高解像度撮像システム及び高速度カメラを用いた高速度撮像システムに加えて、開発中であるFOP-CCDイメージングを取り上げ応用例を交えて紹介した。さらに最近の研究成果として、電気化学分野からイオン伝導性セラミックスへの応用及び水素吸蔵合金中の水素の拡散過程の可視化,原子力関連分野から被覆管中の水素挙動可視化及び稠密バンドル流路内環状流のボイド率測定を紹介した。
照射管理課*
JNC TN9440 2000-008, 79 Pages, 2000/08
JNC-TN9440-2000-008.pdf:2.33MB
本報告書は、第35サイクルの照射試験終了に伴う運転実績、照射実績等の各種データについて関係者への周知、活用を図ることを目的にまとめたものである。第35サイクルの主な照射試験は以下のとおりである。・日仏交換照射(C4F)・太径燃料ピン照射試験(バンドル照射:C6D)・炉心材料照射(CMIR-5-1)・実証炉及び大型炉用構造材料の材料強度基準策定への反映(SMIR)・スペクトル効果及び加速照射効果確認試験(UPR-1-5)・「常陽」サーべイランス照射条件の確認(SVIR)・大学連合からの受託照射(SVIR)また、第35サイクルにおける炉心燃料の最高燃焼度はPFD253の67,600MWd/t(要素平均)である。
照射管理課*
JNC TN9440 2000-005, 164 Pages, 2000/06
JNC-TN9440-2000-005.pdf:4.51MB
本報告書は、第34サイクルの照射試験終了に伴う運転実績、照射実績、第35サイクルの照射予測等の各種データについて関係者への周知、活用を図ることを目的にまとめたものである。第34サイクルの主な照射試験は以下のとおりである。・日仏交換照射(C4F)・太径燃料ピン照射試験(バンドル照射:C6D)・吸収ピン破損限界照射試験(AMIR-6)・「もんじゅ」被覆管材料等照射(CMIR-5)・実証炉及び大型炉用構造材料の材料強度基準策定への反映(SMIR)・スペクトル効果及び加速照射効果確認試験(UPR-1-5)・「常陽」サーベイランス照射条件の確認(SVIR)・大学連合からの受託照射(SVIR)また、第34サイクルにおける炉心燃料の最高燃焼度はPFD537の68,500MWd/t(要素平均)である。
山内 俊彦; R.Neufeld*; 小川 俊英
JAERI-M 89-104, 14 Pages, 1989/08
JFT-2Mトカマクに取付けられた13点トムソン散乱装置は、定常的に再現性ある電子温度及び密度のデータを供給する。大きな集光レンズ(60cm長に渡るプラズマのデータを収集)、180チャンネルの減衰率を計算機メモリへ自動転送、迷光を除去する為に高エネルギー帯を通す光学フィルター及び大偏光板の適用、LED較正信号特性と散乱信号の最良の適応を行ったために、良い性能が得られて来た。尖った電子密度の分布が改善されたLモード(IL・モード)プラズマで測定され、それはHモード領域で観測されたものと対照をなしている。ペレット注入時、同様に尖った密度分布が観測された。
山内 俊彦; 小椋 芳明*; 中沢 一郎*; 的場 徹
JAERI-M 87-196, 19 Pages, 1987/11
トムソン散乱光学系に使われているマルチモードバンドルファイバーに関する諸特性が研究された。
下桶 敬則; 吉田 一雄
JAERI-M 8211, 79 Pages, 1979/05
計算機用コードTOBUNRADは、加圧水型原子炉(PWR)の燃料棒が一次冷却材喪失事故時に冷却されないで高温となる現象、すなわち燃料棒ヒート・アップ現象を、燃料棒の正方格子で構成される燃料集合体を対象として、燃料棒の配列の効果を含めて解析する目的で、今回開発された。燃料棒一本のヒート・アップ現象を解析する従来のコードTOODEE2を基礎にしているので、熱伝導・伝達及び冷却材流動に関する基礎モデルはTOODEE2と同様であるが、これに非発熱棒等を対象に加え、かつ、燃料棒間の熱輻射の効果を採り入れている。またこの時、各サブコードの結合を、フォートランの新しい応用に依る所のプログラム制御の割込方式を使用している。本書は、このTOBUNRADコードについて説明したもので、割込方式に依っているプログラムの基本的構造、各サブコードに用いられている計算モデル、コードの使用法及びサンプル問題について記述している。
山崎 彌三郎; 井口 正; 新妻 泰
JAERI-M 6031, 33 Pages, 1975/03
ATRの設計では燃料棒は非常に密に配列されており、ロッド間間隙は従来の炉に比べ非常に狭い。この点がバーンアウトにどの程度損失を与えるかを知ることは、従来微小間隙の経験に乏しいことを考えると重要である。出口クオリティ、流速共に等しい条件での微小間隙の影響を調べるために、高圧沸騰試験装置に高熱出力の予熱器を付加し、バーンアウト実験を行った。使用したテスト部は3本ないし4本パンドルであり、ロッド径は10mm、ピッチは11.75、12.5、14.0mm、加熱長は300mmである。実験は系圧10kg/cm、水流速0.5~3m/s、入口クオリティー5~30%の範囲で行った。ロッドパンドルにおけるパーンアウト熱流束は円管についての値より小さい。ロッド間隙がパーンアウト熱流束に及ぼす影響はクオリティの高いところでは殆んどない。スペーサーは、入口クオリティの値によって、バーンアウト位置に影響を与えるが、熱流束については影響は小さい。
山崎 彌三郎; 井口 正; 新妻 泰; 高野 一美
JAERI-M 6030, 26 Pages, 1975/03
新型転換炉燃料体を対象として一連のバーンアウト実験を行なってきたが、これらは電源容量の点からいずれも加熱長さ300mmについての実験あった。今回電源容量の増強に伴ない、第一段階の実験として加熱長さがパーンアウト熱流束に及ぼす影響を求めることを目的として下記の実験を行なった。使用したテスト部は3本の外径10mmの燃料棒からなるロッドパンドルとそれを囲む内管から成っている。加熱長さは300、600、900mmの3種でロッド間隙ブクーリングは30~60Cで実験を行なった。上記の実験範囲内ではバーンアウト熱流束と出口クオリティとの関係には加熱長さの影響は殆んど認められなかった。また加熱長さ300mmの場合のデータは当研究室の従来の実験結果とよく一致した。
4バンドルにおける気液二相流ボイド率分布の計測Liu, W.; 永武 拓; Jiao, L.; 柴田 光彦; 小松 正夫*; 高瀬 和之; 吉田 啓之
no journal, ,
原子力機構では、事故時を対象とした炉心内二相流解析の予測精度の向上等を目的として、ワイヤーメッシュセンサーを用い、高温高圧条件(2MPa, 212C)下でのバンドル内ボイド率データの取得を行っている。試験装置は、99ワイヤーメッシュセンサーを44の模擬バンドル内に、軸方向2カ所に配置したものである。本報では、空気-水二相流に対して、大気圧室温条件で実施した試験により得た、試験装置及び計測システムの妥当性確認結果や、炉心スクラム後を想定した低流量条件でのバンドル内ボイド率分布計測結果について報告する。
