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木村 暢之; 田中 正暁; 林田 均; 小林 順; 上出 英樹; アキラ トーマス トクヒロ; 菱田 公一
JNC TN9400 2000-057, 60 Pages, 2000/05
JNC-TN9400-2000-057.pdf:2.11MB
高速炉の実用化を目指した研究において、著しい進歩を遂げた数値解析手法を用いた熱流動現象の解明や設計が可能となってきている。熱流動に関する実験研究ではモックアップ試験装置による実証試験から要素を取り出した小規模試験による現象解明、解析手法の検証に重点が移りつつある。このような要求を満たす上で、実験データの質の向上が不可欠である。とくに流速場の測定においては速度の空間分布が時間経過とともに変化する過程を明らかにすることにより、これまで得られなかった情報を抽出し、現象の解明や解析手法の検証に大きく貢献できると考えられる。本報告では、流速の瞬時の空間分布が得られる手法として超音波を用いた流速分布測定法(UDV)と粒子画像流速測定法(PIV)の2つを取り上げた。これらを水流動試験に適用し、計測手法としての適用性を評価した。UDVでは配管体系、平板状噴流体系、さらに高速炉の熱流動現象の要素を取り出した燃料集合体間の隙間流れ(炉心槽内の流れ)に関する水試験に適用した。既存のレーザー流速計やPIVとの比較を行った結果、妥当な測定結果を与えることを確認するとともに、その課題をナトリウム体系への適用を含めて明らかにした。PIVでは炉心槽内の流れに適用し、その課題を明らかにした。炉心槽のような複雑形状流路へ適用する上では、トレーサー粒子以外の画像ノイズを除去する手法を開発することで測定精度の向上を図ることができた。
村松 壽晴; 山口 彰
JNC TN9400 2000-056, 150 Pages, 2000/05
JNC-TN9400-2000-056.pdf:6.67MB
[目的]本研究では、安全系の限定や多重性要求の合理化を行った場合、および多様な作動流体を冷却材として用いた場合に顕在化する熱流動課題を調査するとともに、温度成層化およびサーマルストライピングの両現象につき、作動流体を変化させた場合の特性変化を数値解析により評価することを目的とする。[方法]作動流体の違いから派生するプラント設計上の特徴、及び安全系の局限化に係わる設計概念の調査を行ない、主要な熱流動課題に関する定量的な評価検討を行なった。その結果に基づき、設計上留意すべき事項、さらには温度成層化およびサーマルストライピングに係わる熱流動上の特性を明らかにした。[主要な成果](1)熱流動課題の検討ガス冷却炉、及び重金属冷却炉で顕在化する課題を摘出した。・ガス炉:自然循環、流動振動(高流速に対する配慮)、減圧事故・重金属炉:温度成層化、流力振動(ランダム振動)、地震時のスロッシングさらに安全系の局限化に係わる課題として、原子炉容器のコンパクト化、及びRVACSに着目した課題を摘出した。(2)温度成層化およびサーマルストライピングに係わる熱流動上の特性評価数値解析により得られた各現象についての影響の程度の順列は、以下の通りである。・温度成層化:ガス
ナトリウム鉛・サーマルストライピング:ガス鉛ナトリウム
not registered
PNC TN1000 98-001, 73 Pages, 1998/05
1.高レベル放射性廃棄物地層処分研究開発幌延町における深地層試験(環境技術開発推進本部)2.放射性廃棄物処理・処分核燃料サイクル廃棄物の廃棄体化の技術開発(環境技術開発推進本部)3.MOX燃料製造技術の高度化MOX燃料製造工程の簡素化(ショートプロセス)に関する研究開発(核燃料施設計画部)(プルトニウム燃料工場)4.高速増殖炉高速炉におけるナトリウム伝熱流動数値実験に関する研究(動力炉開発推進本部)(大洗工学センター)
村松 壽晴
PNC TN9410 98-013, 48 Pages, 1998/03
高速炉の炉心出口近傍では、炉心構成要素毎の熱流力特性(集合体発熱量、集合体流量)の違いから、炉心燃料集合体間あるいは炉心燃料集合体-制御棒集合体間などで冷却材に温度差が生じ、それらが混合する過程で不規則な温度ゆらぎ挙動が発生する。この温度ゆらぎを伴った冷却材が炉心上部機構各部の表面近傍を通過すると、冷却材中の不規則な温度ゆらぎと構造物とが熱的な相互作用を起こし、その構造材料は高サイクル熱疲労を受ける(サーマルストライピング)。本報では、当該熱的相互作用を定量的に把握する目的で行われた衝突噴流ナトリウム実験(TIFFSS-I)の時系列データを用い、定常不規則温度ゆらぎ挙動の周波数領域での検討を行った。得られた結果は、次の通りである。[自己パワースペクトル密度関数](1)流体境界層外から試験片内部に向かうに従い、高周波成分の寄与が大きく低下する。これは、境界層および流体から試験片への熱伝達による高周波成分に対するフィルタ作用によるものである。(2)ノズル流速に対する依存性は、境界層外温度、境界層内温度および試験片表面温度で観察される。ただしこの依存性は、20Hz以上の周波数帯についてのみ顕著である。これはノズル流速による乱流強度(乱流微細渦スケールのパワー)の上昇によるものと考えられる。[コヒーレンス関数](1)流体境界層内温度同士のコヒーレンシィは極めて小さい。これは流体境界層外温度が、乱流現象の本質である不規則挙動に支配されていることを示唆している。(2)異なる種類の熱電対間でのコヒーレンシィは、近距離にあるもの同士についてのみ高い値を示す。しかしながら、有意なコヒレンシィ値を示す周波数帯は、比較的低周波成分のみ限られる。[伝達関数](1)流体境界層外から流体境界層内、および流体境界層内から試験片表面への伝達関数では、3-10Hz近傍にゲインの高い領域が生じる。なお、20Hz以上の周波数領域では、非線形特性が卓越するようになるため、伝達関数に連続性が無くなる。(2)伝達関数はノズル流速の変化に対して大きな変化を示さず、普遍的表示式の導出に関する見通しを得た。
村松 壽晴
PNC TN9410 98-007, 93 Pages, 1998/02
高速炉の炉心出口近傍では、炉心構成要素毎の熱流力特性(集合体発熱量、集合体流量)の違いから、炉心燃料集合体間あるいは炉心燃料集合体-制御棒集合体間などで冷却材に温度差が生じ、それらが混合する過程で不規則な温度ゆらぎ挙動が発生する。この温度ゆらぎを伴った冷却材が炉心上部機構各部(整流筒、制御棒上部案内管、炉心出口温度計装ウェルなど)の表面近傍を通過すると、冷却材中の不規則な温度ゆらぎが構造材中に伝播し、その材料は高サイクル熱疲労を受ける(サーマルストライピング)。特に、冷却材として液体金属ナトリウムを使用する高速炉では、大きな熱伝導率を持つナトリウムの性質から、この熱疲労に対する配慮が必要となる。本研究では、高速炉配管合流部におけるサーマルストライピング条件を解析的に検討するため、内径の等しい90゜エルボ付き主配管と枝管から成る配管系合流部に対し、流速比をパラメータ(主配管流速/枝管流速:0.25,0.50,1.00,2.00および4.00)としたサーマルストライピング解析を、直接シミュレーションコードDINUS-3で行った。得られた結果は、次の通りである。(1)配管合流部下流側に形成される温度ゆらぎ挙動は、主配管流れと枝管からの噴流との相互干渉により生じる比較的周波数の低い変動(7.0Hz)に、枝管外縁から放出される比較的周波数の高い変動(10.0Hz)が重量したものである。(2)主配管内天井面における温度ゆらぎ振幅のピーク値は、主配管内流速を増加させることによって減少した後増加する傾向を示し、その発生箇所位置は主配管内下流側に移動する。(3)主配管内床面における温度ゆらぎ振幅のピーク値は、主配管内流速を増加させることによって増加する傾向となり、その発生箇所位置は主配管内下流側に移動する。今後の研究では、配管径比、流量比、合流部上流のエルボ個数、レイノルズ数、温度差などの効果を含め、実験的研究による現象論的な考察結果を加味しながら、挙動の定量化を図ってゆく必要がある。
村松 壽晴
PNC TN9410 97-058, 61 Pages, 1997/06
国際原子力機関では、高速炉プラントの多くの部位で発生する流体温度ゆらぎによる高サイクル熱疲労 (サーマルストライピング) に対し、解析的評価手法開発の現状を把握するとともにその高度化を図ることを目的として、フランス高速原型炉フェニックスの2次主冷却系配管で発生した熱疲労事象を評価対象とした国際ベンチマーク演習が計画され、現在実施の段階にある。本報告書は、当該ベンチマーク演習問題の内、熱流動挙動に関する部分 (Phase-1)の解析を、直接シミュレーションコードDINUS-3および境界要素法コードBEMSETを用いて行った結果について報告するものである。この解析の結果、枝管から流出した高温ナトリウム噴流が主配管壁に沿って左右に振動しながら下流側に押し流される挙動が評価された。また、この噴流の両脇から概ね対称に下流側に広がる高温領域が再現され、これが目視観察による熱疲労変色領域と概ね一致することが確認された。
not registered
PNC TN1430 97-001, 28 Pages, 1997/01
事業団は、大学との研究協力の推進を図るため、平成6年度に大学との研究協力のあり方等を検討した。その審議結果に基づき、平成7年度から、先行基礎工学研究協力制度として実施している。先行基礎工学研究協力制度は、事業団の施設を主に利用した原子力工学分野に関する基礎的研究を大学との研究協力により推進するために、新たに設けた制度である。この制度は、事業団が設定した研究協力テーマに対して、大学側からの研究協力課題、研究者の応募をもとに、研究協力課題を選考し、大学との共同研究の設定、客員研究員の受入れ、研究生の受入れ等により研究協力を実施してきた。本報告書は、平成7年度に実施した高速増殖炉関係の先行基礎工学に関する8研究協力テーマ9件の実施結果の概要をまとめたものである。
村松 壽晴
PNC TN9410 96-136, 92 Pages, 1996/05
高速炉の炉心出口近傍では,炉心構成要素毎の熱流力特性(集合体発熱量,集合体流量)の違いから,炉心燃料集合体間あるいは炉心燃料集合体-制御棒集合体間などで冷却材に温度差が生じ,それらが混合する過程で不規則な温度ゆらぎ挙動が発生する。この温度ゆらぎを伴った冷却材が炉心上部機構各部(整流筒,制御棒上部案内管,炉心出口温度計装ウェルなど)の表面近傍を通過すると,冷却材中の不規則な温度ゆらぎが構造材中に伝播し,その材料は高サイクル熱疲労を受ける(サーマルストライピング)。特に,冷却材として液体金属ナトリウムを使用する高速炉では,大きな熱伝導率を持つナトリウムの性質から,この熱疲労に対する配慮が必要である。本研究では,構造物熱応答挙動を容易に解析評価できるようにするために開発されている境界要素法コードBEMSETを用い,各種の温度過渡条件(正弦波温度過渡,一様乱数温度過渡および正弦波上に一様乱数を重畳させた温度過渡)下におけるSUS316製円筒構造物の熱的応答基本特性を検討した。この検討の結果から,温度過渡挙動が明瞭な周期性を持たない実際の高速炉プラントを評価の対象とする場合には,炉内構造物の熱的応答特性は流体中の不規則温度ゆらぎ挙動に強く依存するととが考えられるため,これを発生させる乱流現象の評価が極めて重要であることを明らかとした。
大高 雅彦; 大島 宏之
PNC TN9410 96-118, 26 Pages, 1996/04
定格運転時から自然循環崩壊熱除去時に至る原子炉の様々な運転モードに対して,炉心部全体の熱流力特性を詳細に評価することを目的として,全炉心熱流動解析コードACT(Analysis program of whole Core Thermal-hydraulics)の開発に着手し,開発設画を策定するとともに,開発の第一ステップとして炉心槽解析部の開発を実施した。炉心部の熱流力特性を精度良く評価するためには,燃料集合体間ギャップ部におけるインターラッパーフローや炉心-プレナム相互作用等の諸現象を考慮する必要があることが指摘されているが,ACTではこれらの諸現象を含み,且つ一次系自然循環も考慮すべく上部プレナムや一次系ループをカップリングして解析できる機能を有する。ACTの開発方法は,主冷却系システム全体を幾つかの解析領域に分割し,その各々の対象領域に検証と種々の事象解析に適応された実績を持つ熱流動解析コードを適用するものである。各々の解析領域は相互にカップリングされ主冷却系システム全体を一括し解くことが可能となる。これらは,大規模計算となるため並列計算処理を用い実現する。炉心槽解析部は,炉心槽内に三角配列された燃料集合体ラッパ管の隙間に滞留する冷却材の熱流動解析を行うものである。本報では,流体の質量,運動量,エネルギー保存式を基礎方程式とし有限差分法を適用することにより解析部を構築するとともの,機能検証解析を行い解析モデルの妥当性を確認した。次段階では,燃料集合体内熱流動解析部とのカップリングを行う予定である。
宋 小明*; 大平 博昭
PNC TN9410 96-102, 40 Pages, 1996/04
高速炉の炉上部構造におけるカバーガス領域の熱流力特性と遮蔽プラグの温度特性とを連成させて解析する熱流体-構造連成解析コード(FLUSH)を、大洗工学センターで過去に実施した実験結果を用いて検証した。解析では、ナトリウム液面を模擬したアルミニウムの高温面からの輻射伝熱をも考慮し、カバーガスの自然対流による熱流力特性と回転プラグを模擬した構造物の温度場とを2次元体系でモデル化し、実験で行われたナトリウムミストを含まない8ケースの条件とした。解析の結果、8ケースの実験条件に対して、カバーガス領域の流速及び温度分布と模擬回転プラグ内の半径方向及び軸方向の温度分布の両者が熱的に連続した状態で得られた。また、本8ケースではカバーガス領域と模擬回転プラグ間の境界温度は同傾向であり、境界温度の平均値は実験結果と1.3%以下の差で一致した。さらに構造物内の温度分布は、カバーガス自然対流による影響が支配的であり、輻射伝熱の効果は比較的小さくアルミニウム板の温度が400
以下であれば無視できることがわかった。
岡 芳明*; 越塚 誠一*; 岡野 靖*
PNC TY9602 96-001, 133 Pages, 1996/03
高温増殖炉の安全性や経済性を追求するためには、自由液面を有する熱流動問題や液体-構造連成問題などの複雑な事象を高精度で評価することが不可欠である。しかしながら、従来の計算格子を用いる解析手法では、解析領域自体が大きく変形する問題に対して限界がある。そこでここでは、流体の運動を粒子の動きによって解析する「粒子法」の基礎研究を、昨年度に引き続き実施した。今年度は、昨年度に開発した粒子法の計算手法に関して次2点の改良を行なった。第1点は粒子間相互作用モデルの基本となる重み関数の改良で、粒子間距離がゼロの場合に値が無限大になるような関数に変更した。第2点は非圧縮条件の計算法で、粒子数密度の偏差をソース項とする圧力のポアソン方程式を導き、これをICCG法で解くように改良した。これらの改良によって、昨年度と比較して数値安定性が格段に向上し、計算時間も大幅に短縮された。次に、この改良された粒子法(Moving Particle Semi-implicit Method, MPS法)を斜面上で生じる砕波の解析に適用した。斜面に入射された波は、水深が浅くなるに従い波形が急峻になり、やがて砕波する。この時、流体は著しく変形するだけでなく分裂や合体にまで至るので、従来の格子を用いる解析手法では砕波を解析することができなかった。粒子法ではこうした場合でも安定に計算することができ、砕波を再現することができた。また、実験では砕波パラメータにより砕波形式が分類されているが、これについても実験と良く一致した計算結果が得られた。本計算では、境界の壁面を振動させることで波を発生させているが、この振動を非線形波であるクノイド波の解析解に従い、高さ方向で異なる振幅を与えた。これによって、助走区間が短くても解析解に従った入射波を発生することができ、計算量を低減することができた。さらに、浮体を加えた解析も行ない、波の力によって浮体が移動する様子を解析した。このように粒子法では、構造物を変形させながら動かしたり、あるいは流体からの力によって構造物が移動するようなことも容易に解析できることが示された。
月森 和之; 岩田 耕司
PNC TN9460 95-004, 211 Pages, 1995/12
高速炉の開発に伴う構造解析上の問題解決のために開発された汎用非線形構造解析システムFINASについて,平成5年4月から平成7年7月までに実施した改訂第13.0版において新規に組込んだ機能を中心に,拡張内容及びベースとなる理論を解説し,機能検証のための解析例題を示した。解説した機能拡張項目は,3種類の弾性支床要素,4節点四辺形平面ひずみ要素,3次元梁要素でのオフセット機能,角速度と回転軸による遠心力の定義,熱流動解析のための2節点熱流路要素,スペクトル応答解析における各種の機能等である。
三宅 康洋*
PNC TN9440 94-021, 84 Pages, 1994/09
自然循環崩壊熱除去条件での複数集合体内の熱流動現象を多次元熱流動解析コードを用いて解析する際のモデル化手法及び集合体間の熱移行がある条件での集合体内温度分布の予測手法の確率を図ることを目的として,集合体間熱移行に関するCCTL-CFR試験について,AQUAコードを用いた解析を行なった。解析の内容は以下の3点である。1.CFR試験解析。 .横方向の熱の流れに関するパラメーター解析。 3.軸方向流動抵抗分布,パーミアビリティー分布の効果の検討。 試験解析の結果,解析結果は実験結果と非常によく一致した。解析結果の傾向としては,被冷却の条件では,実機の3%
10%レベルの流速条件の範囲で集合体の温度分布が実験と非常によく一致している。また,被加熱の条件では,加熱されている壁近傍の流体温度を相対的に低く評価する傾向にある。 試験解析及びパラメーター解析の結果から,今後,AQUAコードによる集合体内熱流解析手法として,以下を用いることが有効といえる。 (1)メッシュ分割-スタガードハーフピンメッシュ分割(2)軸方向の流動抵抗,PERMEABILIRY-内部サブチャンネルと周辺及びコーナーサブチャンネルに分類して入力する。 (3)径方向流動抵抗及びPERMEAVILITY-感度は小さく,PERMEAVILIRYについてはメッシュ分割内の流路に対応したものを用い,流動抵抗については用いないものとする。
村松 壽晴
PNC TN9410 94-182, 29 Pages, 1994/06
炉心構成要素毎の熱流力特性(集合体発熱量、集合体流量)の違いから、炉心燃料集合体間あるいは炉心燃料集合体・制御棒集合体間などで冷却材に温度差が生じ、それらが混合する過程で不規則な温度ゆらぎ挙動が原子炉の炉心出口近傍に発生する。この温度ゆらぎを伴った冷却材が、炉心上部機構各部(整流筒、制御棒上部案内管、集合体出口温度計装ウェルなど)の表面近傍を通過する際に、冷却材中の不規則な温度ゆらぎが構造材中に伝播すると、その材料は高サイクル熱疲労を受ける(サーマルストライピング)。特に、冷却材として液体金属ナトリウムを使用する高速増殖炉では、高い熱伝導率を持つ液体金属ナトリウムの性質から大きな熱疲労の発生が懸念されている。本報では、分子拡散効果が乱流拡散効果に対して相対的に卓越する液体金属流の温度ゆらぎ評価に対するDINUS-3コードの適用性を検討するため、非等温平行噴流ナトリウム実験の解析を行い、水を作動流体とした同実験結果との比較検討を行った。この結果、実験により既に確認されている以下の特性を、模擬できることが確かめられた。(1)ナトリウムを作動流体とした場合の境界層よる温度ゆらぎ振幅の減衰量は、境界層厚さが水の場合の約1/4と薄いため、水を作動流体とした場合の約1/3倍に留まる。ナトリウムを作動流体とした場合、境界層厚さが薄くなる主な原因は、分子拡散効果が卓越することにより境界層内での状態量が急速に平坦化されるためである。(2)ナトリウムを作動流体とした場合の確率密度関数の標準偏差は、水を作動流体とした場合の約半分となる。これは、ナトリウムが持つ高い熱伝導率と小さな分子粘性に起因するものであり、現象自体が小渦塊スケールに支配されるためである。(3)作動流体の違いによる温度ゆらぎ頻度分布特性の変化は、実験において未だ現象論的解釈が行われていないものの、実験で確認されているその特性の変化、すなわち、水を作動流体とした場合の温度ゆらぎ頻度分布がレイリー分布に従い、またナトリウムを作動流体とした場合のそれが指数分布となる実験的事実はDINUS-3コードによって模擬可能である。以上より、DINUS-3コードは、分子拡散効果が相対的に卓越する液体金属温度ゆらぎ現象の評価に対しても十分な適用性を持つことが確認された。
村松 壽晴
PNC TN9410 94-111, 42 Pages, 1994/04
サーマルストライピング現象を評価する場合には、時間的に不規則に変動する流体から構造への非定常熱伝達係数を定義する必要がある。しかしながら、このような時間的に不規則に変動する熱輸送挙動を解析的に取り扱うためには、流体中での温度ゆらぎ挙動の時系列評価に直接シミュレーションコードが必要であったように、構造材との相互作用を考慮した流体-構造系を対象とした微視的かつ直接的なアプローチが必要になる。本研究では、分子運動論でのボルツマン方程式をモンテカルロ直接法により解く汎用コードTHEMIS(TIME-DEPENDENT HEAT TRANSFER EVALUATION BY MONTE CARLO DIRECT SIMULATION) を開発して2次元ダクト流れ問題を用いた基本的検証を行い、以下の結果を得た。(1)Kn数を連続流の条件である0.0002とした場合の分子流速分布は、NAVIER-STOKES 方程式による結果と良好な一致を示す。(2)1500個の計算セルを用いた計算において、ベクトル化による加速率(VP-2600) として約12倍が得られた。今後は、温度の異なる流体系での適用性、複雑形状下での適用性などについて検討を進めると共に、実験データを用いた詳細な検証作業を行う予定である。
岸田 雅子*; 吉岡 直樹*; 内田 正治*
PNC TJ9214 93-001, 51 Pages, 1993/03
ATRの重水冷却系は、1次系より発生した熱を2次側と交換し、重水温度を下げてカランドリアタンク内へ循環される。先行炉の設計では、この重水の循環は、ポンプによる強制循環であったが、本研究では自然循環による冷却の可能性を検討した。下記に、本研究の実施内容の要旨を示す。 1)重水冷却系圧力低減方策の検討 ATRECSコードによる解析に先立ち、発生する自然循環流量を概略把握し、重水冷却系圧力損失低減方策を検討した。 2)解析モデルの設定とATRECSコード用入力データの作成 圧力損失低減方策に基づき、重水冷却系の設備・構造概念を定めると共に解析モデルを設定し、解析用入力データを作成した。 3)ATR重水系自然循環解析 カランドリアタンクからの重水出口温度および重水冷却器高さをパラメータとした定常解析を行い、重水流動に対する影響をサーベイした。 4)重水冷却器2次側の検討 事故時の重水冷却器2次側のヒートシンクについて、自然放熱等を利用した方策を検討した。本報告書は、上記研究の成果報告をまとめたものである。
田中 健哉; 中島 弘*; 山口 俊弘; 上村 勝一郎; 中江 延男; 松本 光雄
PNC TN8410 92-187, 21 Pages, 1992/05
高速増殖炉用燃料の照射開始後の燃料温度解析用コードが整備されてきている。この種のコードでは、燃料組織変化や燃料ペレット-被覆管ギャップ熱伝達率等の解析モデルが重要である。これら解析モデルについては、海外高速炉及び高速実験炉「常陽」での燃料照射試験結果に基づいて設定されている。本資料は、高速増殖原型炉「もんじゅ」など高速増殖炉用燃料の主として照射開始後の燃料温度評価用として使用される計算コード(DIRADコード)を対象としてその解析モデル及び機能に関する理解を助ける目的をもって作成されたものである。
村松 壽晴
PNC TN9410 92-105, 65 Pages, 1992/04
高速増殖型炉の炉心出口近傍では,熱流力特性の異なる集合体からの冷却材同士の混合によって,不規則な温度ゆらぎ現象(サーマルストライピング現象)が発生する。本研究では,これまで行うことのできなかった温度ゆらぎ周期の解析的評価を可能にするため,空間に関して3次の精度を持つ風上差分法による直接シミュレーションコードDINUS-3(DIrect NUmeri-cal Simulation using 3rd-order upwind scheme)を新たに開発した。同コードは,AQUAコード等では評価することのできない温度の不規則振動挙動の時間的変化を時々刻々計算することができる。DINUS-3コードの等温場における運動量計算の妥当性を評価するため,直接シミュレーションコードの検証に最もよく採用される矩形障害物背後のカルマン渦列の解析を行った。得られた結果は,次の通りである。(1)レイノルズ数Reの増加に伴って増加するカルマン渦列の周期(ストロウハル数St)は,DINUS-3コードにより的確に模擬することができる。(2)DINUS-3コードの主要な対象流動である不規則流速振動はもちろんのこと,層流領域から乱流領域に渡る遷移領域についても流速振動挙動を的確に模擬することができる。更に,非等温場における運動量計算とエネルギー計算の妥当性を評価するため,定常不規則過程を損なわない程度に簡略化した平行噴流水実験を取り挙げて解析を行った。得られた結果は,次の通りである。(1)複数の周波数から成る温度ゆらぎ挙動を良好に再現することができる。(2)実験における代表的な温度ゆらぎ周波数が約9.6Hzであるのに対し,DINUS-3コードは約12.3Hzを予測した。なお,サーマルストラインピング現象の評価で問題となる周波数が概ね10Hz以下のものに限られることから,両者の一致は良好であると判断できる以上より,DINUS-3コードは,高乱流場において発生する不規則振動挙動(流速および温度)の時間的変化を良好に再現できることが確認されたと共に,実規模体系におけるサーマルストライピング現象の温度ゆらぎ周期の評価に適用可能であるとの見通しを得た。
大坪 章; 羽賀 一男
PNC TN9410 92-050, 71 Pages, 1992/02
宇宙開発用の小型液体金属冷却型原子炉の概念を,最大潜水深度10,924mおよび8,000mの潜水調査船に適用する検討を進めた。本システムの一次冷却材はNaKで,原子炉容器出口温度は680と550の2ケースとした。二次系にはHe‐Xeガスを作動流体とした密閉ブレイトンサイクルを用いた。出力は20kWeである。NaKの原子炉容器出口温度について熱流力解析を行い,熱効率,交換熱量,ガスならびにNaKの流量・温度を求めた。これに基づいてそれぞれの機器の概略寸法を定め,本システムの構成概念を明らかにし,ついでこれを搭載した潜水調査船についてそのイメージ図を作成した。
小林 順; 上出 英樹
PNC TN9410 91-227, 16 Pages, 1991/07
ドイツカールスルーエ原子力研究所(KFK)で行われたタンク型高速炉の水流動モデル実験装置RAMONAを用いたスクラム過渡自然循環試験をAQUAコードで解析した際、解の発散が生じ計算不能となった。この時、圧力方程式の解法をICCG法からPSOR法に切り替えることによって計算を継続することができた。本報告は、ICCG法において計算不能となる原因を解明すると共に、PSORR法によって得られた結果の妥当性を明らかにするものである。この種の解析おいて、計算不能となる原因は密閉空間における体積の減少(シュリンケージ)によるものと考えられる。そこで、密閉空間の単純なモデルを用い、温度変化を伴う過渡計算を行った。又、シュリンケージによる問題を避けるため、出口の形で開放空間を設けたケースについても解析し、両者の比較を行った。これによりICCG法の計算不能の原因を究明し、PSOR法の結果の妥当性を評価した。解析の結果、ICCG法では、密閉空間の設定そのものによって計算不能となること、シュリンケージする問題であっても温度境界条件を工夫した出口を設ける事によりこれと等価な計算が可能となることが明らかになった。一方、PSOR法では、体系が密閉であるか開放であるかによらず計算が可能であること、その結果はICCG法による結果とほぼ同一であることが明らかとなった。