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Lebel, L. S.*; Morreale, A. C.*; Freitag, M.*; Gupta, S.*; Allelein, H.-J.*; Klauck, M.*; 孫 昊旻; Herranz, L. E.*
Proceedings of 19th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-19) (Internet), 16 Pages, 2022/03
Properly assessing pool scrubbing decontamination factors or radionuclide re-entrainment rates in a reactor safety analysis needs to be supported by a sufficiently robust experimental dataset, based on well qualified aerosol measurement techniques. A review of different pool scrubbing-related source term experiments has been conducted, along with a comparison of the measurement techniques that have been employed. In most areas, a fairly robust dataset exists to assess decontamination factors, but there is still a need to better understand some of the underlying aerosol mechanisms. The available dataset of re-entrainment experiments is smaller, and has gaps, for example, in pools with high velocity gas injections, or with re-flooded corium applications where the pool is undergoing film boiling. There are also many measurement techniques (e.g., cascade impactors, light scattering techniques, phase Doppler anemometry, etc.) that have different capabilities and are suitable for studying different aspects of the experiments. Linking the results that the techniques give, and how their results can ultimately be employed in safety analysis (including uncertainty quantification), is an important consideration in applying the results. This work was performed as a collaborative activity within the framework of the NUGENIA IPRESCA (Integration of Pool scrubbing Research to Enhance Source-term Calculations) project.
孫 昊旻; 柴本 泰照; 廣瀬 意育; 久木田 豊
Journal of Nuclear Science and Technology, 58(9), p.1048 - 1057, 2021/09
被引用回数：4 パーセンタイル：56.94(Nuclear Science & Technology)以前のわれわれのプールスクラビング実験において、入口粒子数密度の上昇に伴って除染係数(DF)が減少する結果が得られており、その理由については過去の研究を含めて明らかにされていなかった。本研究では、現象の要因を粒子表面での水蒸気の凝縮による粒子成長であると仮定し、上昇気泡内の質量とエネルギーのバランスに基づく簡易評価モデルを構築し、同モデルを用いて評価した。粒子表面での水蒸気凝縮は、凝縮による気泡内の水蒸気濃度を低下させると同時に、凝縮潜熱放出による温度上昇効果をもたらし、気泡内蒸気過飽和度を減少させ、凝縮を抑制する。本効果は粒子数濃度に依存する。評価モデルでは、気泡の上昇距離の関数として粒子の成長と慣性DFを計算し、その結果、実験で観察されたDFの傾向を再現した。
秋葉 美幸*; 堀田 亮年*; 阿部 豊*; 孫 昊旻
日本原子力学会和文論文誌, 19(1), p.1 - 15, 2020/02
プールスクラビングの機構を理解するために、スケールが異なる3つの試験を実施した。小規模個別効果試験では、高速ビデオ, ワイヤメッシュセンサー, PIV等の高分解能二相流計測手法を用いて、単一気泡や二相流構造を把握した。大規模総合効果試験では、定圧と減圧両方の条件におけるエアロゾル除去効果に対する水深や水温の影響を計測した。これらの試験から得られた個別現象と総合現象の関係を明確にするために、中規模総合効果試験を行っている。
孫 昊旻; 柴本 泰照; 岡垣 百合亜; 与能本 泰介
Science and Technology of Nuclear Installations, 2019, p.1743982_1 - 1743982_15, 2019/06
被引用回数：13 パーセンタイル：82.61(Nuclear Science & Technology)Because a pool scrubbing is important for reducing radioactive aerosols to the environment for a nuclear reactor in a severe accident situation, many researches have been performed. However, decontamination factor (DF) dependence on aerosol concentration was seldom considered. DF dependence in the pool scrubbing with 2.4 m water submergence was investigated by light scattering aerosol spectrometers. It was observed that DF increased monotonically as decreasing particle number concentration in a constant thermohydraulic condition. Two validation experiments were conducted to confirm the observed DF dependence. In addition, characteristics of the DF dependence in different water submergences were investigated experimentally. It was found the DF dependence became more significant in higher water submergence.
孫 昊旻; 町田 真一*; 柴本 泰照; 岡垣 百合亜; 与能本 泰介
Proceedings of 26th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-26) (Internet), 7 Pages, 2018/07
Pool scrubbing is one of the efficient filters with a high decontamination factor (DF). Because of its high performance, many pool scrubbing research have been performed. In the existing pool scrubbing experiments, an experimental condition of aerosol number concentration was seldom taken into account. It is probably because DF is assumed to be independent of aerosol number concentration, at least, in the concentration where aerosol coagulation is limited. The existing pool scrubbing models also follow this assumption. In order to verify this assumption, we performed a pool scrubbing experiment with different aerosol number concentrations. As a result, DF was increasing as decreasing the aerosol number concentration. In order to ensure a reliability of this result, three validation tests were performed with meticulous care. According to the results of these validation tests, it was indicated that DF dependence on the aerosol concentration was a real phenomenon of the pool scrubbing.
孫 昊旻; 柴本 泰照; 岡垣 百合亜; 与能本 泰介
Proceedings of 24th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-24) (DVD-ROM), 8 Pages, 2016/06
Pool scrubbing is one of the effective mechanisms to filter out radioactive aerosols in a severe accident of a nuclear reactor. A lot of work has been done on the pool scrubbing models and experiments. However, large discrepancies still exist between the simulation and experimental results. To improve the pool scrubbing model, an accurate decontamination factor (DF) evaluation by an aerosol measurement is inevitable. A pool scrubbing experimental apparatus was constructed. The aerosol particle diameter distribution was measured by a light scattering aerosol spectrometer. We focused on investigating and reducing the error of DF experimentally. Several problems resulting in the error and their solutions for the error reduction were summarized in this paper. Based on the error reduction methods, the DFs of pool scrubbing were measured in two water submergences.
杉本 純; 橋本 和一郎; 山野 憲洋; 丸山 結
日本原子力学会「原子炉格納容器信頼性実証試験に関する調査報告書,平成5年度」, 0, p.3 - 192, 1994/00
原子力学会では、平成3年度から3年間にわたり格納容器内熱流動挙動調査研究特別専門委員会を設置し、主としてシビアアクシデント時の格納容器内現象や新型格納容器に関する熱流動現象について調査研究を実施してきた。最終年度にあたる今年度に3年間の活動をまとめた報告書を作成することになり、著者らに原研で実施している研究を踏まえて関連分野について執筆するように要請があった。そこで、シビアアクシデント時の格納容器内熱流動挙動の概要、原研における水蒸気爆発実験、原研におけるデブリベッド冷却に関する実験と解析、原研における溶融炉心とコンクリート相互作用に関する実験と解析、格納容器フィルターベント、プールスクラビングの各項につき、ALPHA計画やソースターム評価試験(EPSI)、損傷炉心冷却性等の実験や解析で得られた知見をまとめた。
橋本 和一郎; 早田 邦久; 宇野 清一郎
Proc. of the Int. Topical Meeting on Safety of Thermal Reactors, p.740 - 745, 1991/00
TMI-2事故時には、加圧器内に冷却水が存在したため、炉内から発生したFPがプールスクラビング効果により有効に除去された。このような高温高圧条件下でのプールスクラビングは、蒸気発生器細管破断時にも2次側の水中で生じ得る可能性がある。このため、高温高圧下でのプールスクラビングの有効性に関する定量的データを得るための実験を実施した。実験には、プールスクラビング実験装置EPSIを用い、PWRのシビアアクシデント条件を模擬した高温高圧条件下で、ヨウ化セシウムエアロゾルのプールスクラビングに関するデータを取得した。この結果、ヨウ化セシウムのプールスクラビングによる除去効果は圧力6.1MPaの飽和条件下でも有効であり、ノズル水深1mにおいても十分高い除染係数値を得た。
橋本 和一郎; 早田 邦久; 宇野 清一郎; 中谷 博司; 立岡 弘明*
Severe Accidents in Nuclear Power Plants,Vol. 2, p.77 - 86, 1988/00
軽水炉の炉心損傷事故時には、放射性物質(FP)を含むエアロゾルが炉心から1次系さらには格納容器内に放出される。その際、FPの移行経路に水相が存在するとプールスクラビング効果による除去が期待できる。本報告は不溶性エアロゾル粒子の垂直円管内におけるプールスクラビングによる除去挙動を実験的に調べたものである。
孫 昊旻; 岡垣 百合亜; 柴本 泰照; 佐藤 聡; 与能本 泰介
no journal, ,
プールスクラビングによるエアロゾル除去に関して多くの研究がなされているものの、エアロゾル除去機構に強く関わる気液二相流の詳細挙動との関連は十分には把握 されていない。本研究では、これに着目し機構論的スクラビングモデルの開発を目的 とし、実験を中心とする検討を実施する。実験では、内径200mm、高さ約4mの円管内 のプール水に対して、エアロゾルを含むガスを注入し、プール入口と出口のエアロゾル量を計測することでエアロゾル除去率を評価するとともに、プール内の気液二相流の詳細挙動を計測する。本報告では、本研究の目的、内容、整備した実験装置、これまで得られた結果について述べる。
孫 昊旻; 柴本 泰照; 岡垣 百合亜; 与能本 泰介
no journal, ,
重大事故時に、放射性物質の環境への放出量の軽減を図る有効な対策の一つとして、プール水中にエアロゾルを伴う気相を吹き込んで除染する、いわゆるプールスクラビングは、安全評価上重要である。しかし、既存プールスクラビングモデルによる予測結果と実験結果には依然大きな乖離が存在する。モデルの高度化のためには、詳細な二相流計測と高精度なエアロゾル除染係数の計測が必要不可欠である。本研究の第一段階として、高精度なエアロゾル除染係数を計測するために、計測誤差を実験的に検証し、誤差低減に繋がる校正手法を検討した。本報告では、これらの計測誤差検証実験とその結果とともに、校正手法を適用したプールスクラビング実験の結果を述べる。
孫 昊旻
no journal, ,
原子力機構ではシビアアクシデント時のソースターム評価手法の高度化のため、プールスクラビング装置を製作し、実験を行っている。本発表では、そこで得られた実験結果について報告する。
孫 昊旻; 柴本 泰照; 岡垣 百合亜; 与能本 泰介
no journal, ,
原子力機構ではシビアアクシデント時のプールスクラビング評価手法の高度化のために、プールスクラビング装置を製作し、気液二相流の詳細計測と高精度なエアロゾル計測実験を行っている。本発表では、そこで得られた実験結果について報告する。
孫 昊旻; 柴本 泰照; 岡垣 百合亜; 与能本 泰介
no journal, ,
プールスクラビング実験において、水深や注入ガス流量等の二相流条件を同一とした条件で、エアロゾル粒子数濃度を変えてDF(除染係数)を計測したところ、粒子数濃度が低い場合にDFが極端に増加する結果となった。その原因を検証した結果を報告する。
孫 昊旻; 柴本 泰照; 岡垣 百合亜; 与能本 泰介
no journal, ,
原子力機構では、シビアアクシデント時のプールスクラビング評価手法の高度化のための実験的研究を行っている。既往研究において検討が不十分とされている二相流挙動とエアロゾル挙動の関連性、及びエアロゾル計測における不確かさを検討し、これらを踏まえた評価手法高度化のための実験を実施した。二相流に関して、4センサープローブでボイド率や界面積濃度等を詳細計測し、二相流の発達過程の流動挙動を調査した。また、エアロゾル計測の精度を高めるために、希釈器の校正試験を実施し、エアロゾルスペクトロメータを用いて除染係数を計測した。計測された除染係数にはエアロゾル濃度に対する依存性が見られたが、既往研究ではその効果を報告した例は少ない。装置依存性を含めた原因を調査するために、異なる原理の計測機器による計測精度検証試験等も合わせて行った。
孫 昊旻; 町田 真一*; 広瀬 意育*; 柴本 泰照; 岡垣 百合亜; 与能本 泰介
no journal, ,
プールスクラビングによるエアロゾル除去効率において支配的とされているガス注入領域に着目し、常温常圧の水-空気条件に対する上向きガス注入体系において、0.3m水位一定のプールスクラビング実験を実施した結果について報告する。
孫 昊旻; 柴本 泰照
no journal, ,
プールスクラビング研究を統合し、ソースターム評価コードの高度化を目的とする国際研究プロジェクトIPRESCAにおいて、既存実験に対するLPコードの計算ベンチマークが実施され、原子力機構が用いるLPコードの計算手法とその計算結果を報告する。
孫 昊旻; 茂木 孝介; 柴本 泰照
no journal, ,
シビアアクシデント時のソースターム評価において、エアロゾル除染の有力な手段とされるプールスクラビングに関して、原子力機構の最近の研究成果を紹介する。本発表では特に、プールスクラビングの最終段である気泡群ステージを対象として、気泡内におけるエアロゾル粒子の沈着機構(慣性衝突,重力,拡散)、気泡内気相の質量・熱バランス、それらによって生じる粒子成長などの物理現象を実験データ及び数値解析に基づいて検討し、粒子運動機構の解明や既存評価モデルの不確かさと限界を検討すると共に、それらに基づいて考案した新たな評価モデルやスケーリング則を提案する。
