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三島 嘉一郎*; 日引 俊*; 斉藤 泰司*; 杉本 純; 森山 清史
Nucl. Eng. Des., 189(1-3), p.391 - 403, 1999/00
被引用回数：13 パーセンタイル：68.49(Nuclear Science & Technology)水蒸気爆発の粗混合過程における溶融物液滴の水中での挙動を調べるため、物質による中性子の減衰特性を利用した中性子ラジオグラフィを用いた可視化を行った。このために高感度かつ高速度の中性子ラジオグラフィ装置を開発した。実験体系は金属を650
Cまで加熱して溶融する炉と高さ40cm、幅20cmのアルミニウム製の矩形重水プールから成り、ウッドメタルを溶融して連続したジェットまたは液滴として重水中に落下させて、溶融金属の分散及び混相流挙動を可視化した。得られた画像から、水、蒸気または空気泡、溶融金属のジェットまたは液滴、雲状の金属細粒を区別できることがわかった。また、実験後デブリを回収し、粒径分布と形状を調べて混合挙動との関係を検討した。
斉藤 泰司*; 三島 嘉一郎*; 日引 俊*; 山本 晃弘*; 杉本 純; 森山 清史
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 424(1), p.142 - 147, 1999/00
被引用回数：16 パーセンタイル：74.02(Instruments & Instrumentation)水蒸気爆発の粗混合過程における溶融物液滴の水中での挙動を調べるため、溶融物液滴を加熱したステンレス鋼粒子で模擬し、原研のJRR-3Mにおいて新たに開発された高速度中性子ラジオグラフィによる可視化実験を行った。また、撮影された画像をもとにしてボイド率の定量化を行った。実験体系は、高さ40cm、幅20cmの重水プール中に直径6~12mm、初期温度600~1000Cのステンレス鋼球を落下させるもので、撮影速度は毎秒500コマである。ボイド率測定から、蒸気発生量は粒子サイズと粒子の初期温度にほぼ比例して増加していることがわかった。
山野 憲洋; 森山 清史; 丸山 結; H.Park*; Y.Yang*; 杉本 純
JAERI-Conf 97-011, p.447 - 466, 1998/01
シビアアクシデント時に発生し得る水蒸気爆発の初期条件である粗混合状態を知るためには、溶融物ジェットの分散と細粒化を調べる必要がある。そこで、原研ではALPHA計画において、ジェット分散実験を開始した。現在までに鉛ビスマス合金を飽和水中に落下する実験を2回行い、背後から照明をあてジェットの分裂挙動を高速度カメラで撮影するとともに、水蒸気発生量の時間変化を測定して映像と関連づけた。実験後にはデブリを回収して、その粒子径分布や形状を調べた。この実験を、原研で開発中のJASMINEコードにKelvin-Helmholtz不安定性に基づくジェットの分裂モデルを入れて解析したところ、ジェットの沈降速度を測定より遅く予測した。また、水蒸気発生量の予測値は水プール内の初期水温分布に強く依存することが示され、実験において計測を強化する必要があることが明らかになった。
Y.Yang*; 大橋 弘忠*; 杉本 純
Eighth Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics (NURETH-8), 2, p.663 - 670, 1997/00
蒸気爆発の粗混合過程を解析するコードで使用される構成式では、通常、抵抗力に対する蒸気の影響を考えていない。しかし、高温溶融物の周りで蒸発が不均一であると、圧力分布も非常に不均一になり易い。この不均一な圧力分布は高温溶融物の受ける抵抗力に影響を及ぼす。本論文では冷却材の自由界面にある高温粒子と冷却材中にある高温粒子について、周囲の蒸気膜中での圧力分布を分析し、蒸気抵抗力モデルを開発した。自由界面では、蒸気が全部高温粒子の下部のみで発生するので、蒸気の圧力は一方向に働くため、大きな抵抗力で粒子の落下速度は大幅に低下する。特に、粒子温度が2500K以上なら、この蒸気抵抗力は無視できないことを明らかにした。水中の粒子については、蒸気抵抗力が蒸気の圧力と冷却材の圧力の比に正比例することを示した。この蒸気抵抗力モデルを蒸気爆発解析コードCHAMP/VEに組込んで、Winfrith Technology Centre(UK)で行った蒸気爆発の粗混合実験MIXA06を解析し、従来の抵抗力モデルとの比較を行った。本モデルの有効性を明らかにした。
山野 憲洋; 丸山 結; 森山 清史; 工藤 保; H.S.Park*; 杉本 純
Proc. of 11th KAIF/KNS Annual Conf., 0, p.827 - 838, 1996/00
原研のALPHA計画では溶融炉心冷却材相互作用試験において、原子炉のシビアアクシデント時に溶融炉心と冷却材が接触した場合に起こる種々の相互作用について広範な研究を実施している。溶融物落下水蒸気爆発実験では、溶融炉心が冷却材中に落下した場合の水蒸気爆発の特性や種々のパラメータが水蒸気爆発の発生に与える影響について調べている。溶融物冷却性実験では、アクシデントマネジメントとして溶融炉心に冷却材を注入した場合を想定し、注水モードによる相互作用の違いを調べた。これらの研究から得られた成果は国のアクシデントマネジメントの検討等にも用いられている。新たにTMI-2号炉事故でみられたような圧力容器内底部に溜まった水中に溶融炉心が流れ込んだ場合の溶融炉心の冷却機構を調べる研究を開始した。これらの実験研究とともに、水蒸気爆発解析コードJASMINE等、計算モデルの開発も実施している。
森山 清史; 山野 憲洋; 丸山 結; 工藤 保; 永野 勝尋*; 荒木 和博*; 杉本 純
JAERI-Data/Code 95-016, 50 Pages, 1995/11
JAERI-Data-Code-95-016.pdf:1.61MB
原子炉のシビアアクシデント時に格納容器の健全性を脅かす可能性を持つと考えられている水蒸気爆発現象の全過程のシミュレーションを目的とした解析コードJASMINE(JAeri Simulator for Multiphase INteraction and Explosion)を開発している。粗混合過程に関するモデルは(株)富士総合研究所が開発した粗混合解析コードMISTRALを基に、多相間の相互作用を記述する構成式や流動様式モデル等を粗混合過程解析のために変更したものである。試計算として固体粒子と水の混合についてのGlibertsonらの非加熱体系の実験、Angeliniらの加熱粒子を用いた実験(MAGCO)の条件で解析を行い、実験結果および他のコードの計算結果との比較を行った。
森山 清史; 山野 憲洋; 丸山 結; 工藤 保; 永野 勝尋*; 荒木 和博*; 杉本 純
Proc., Seminar on the Vapor Explosions in Nuclear Power Safety,Kanzanji 1995, p.87 - 102, 1995/00
水蒸気爆発の全過程を解析する解析コードJASMINEの開発を行っている。現在開発を進めている粗混合モデルは、富士総研が開発した汎用二相流解析コードMISTRALを基に、水-蒸気の2相に溶融炉心の相を加えた3相モデルへの拡張、流動様式モデル、構成式の変更を行ったものである。固体粒子を用いたGilbertsonらの非加熱体系の実験、沸騰体系でのMAGICO実験の条件で解析を行い、実験結果およびAngeliniらのPM-ALPHAコードによる解析結果と比較して良好な一致を得た。今後、溶融物のブレークアップモデルの検証と改良、サブクール条件での安定性の改善、およびALPHA実験のデータに基づくモデルの改良を行うことにしている。伝播モデルについては、現在その基本的な枠組みについて検討している。
山野 憲洋; 森山 清史; 丸山 結; 工藤 保; 杉本 純
Proc., Seminar on the Vapor Explosions in Nuclear Power Safety,Kanzanji 1995, 0, p.121 - 139, 1995/00
現在実施されている水蒸気爆発に関する大規模実験のうち代表的なものを紹介した。水蒸気爆発の機構は、初期粗混合、トリガー、衝撃波の拡大伝播、爆発領域の膨張の4段階に分けて考えるのが一般的であるが、その各段階に対応させて実験を分類した。まず、初期粗混合についてはFARO実験や高温粒子を用いる実験を、衝撃波の拡大・伝播についてはKROTOS実験を、爆発領域の膨張に関連してエネルギー変換効率を求める実験としてWFCI実験等を取り上げ、装置や実験結果を紹介した。また、化学反応の影響を調べる実験についても紹介した。続いて、原研のALPHA計画の溶融物落下水蒸気爆発実験について実験の概要や現在まで得られた成果、現状、今後の目指す方向について述べた。
8日(サンタバーバラ, 米国)秋山 守*; 山野 憲洋
日本原子力学会誌, 35(7), p.630 - 631, 1993/07
OECD/NEA/CSNIが主催し、米国原子力規制委員会(USNRC)とカリフォルニア大学サンタバーバラ校(UCSB)が共催する溶融燃料冷却材相互作用(FCI)に関する専門家会議が、平成5年1月5日から8日まで米国カリフォルニア州サンタバーバラで開催された。会議には、米、英、仏、独、カナダ、フィンランド、スウェーデン、ベルギー、EC(共同研究所JRC)から約60名が参加し、26編の論文が発表された。日本からは著者2名が参加した。会議の主要課題は水蒸気爆発で、初期混合とクエンチ、伝播とエネルギー論、その他の実験、オープンフォーラム、総合的評価とリスクの側面、パネルディスカッションのセッションに分かれて発表と質疑応答、討論がなされた。本報告は会議の内容を簡単に紹介したものである。
