重力場を活用した新概念FBRの成立性に関する研究(II)

山岡 信夫*; 斉藤 正樹*; 宮崎 慶次*

PNC TJ9605 92-002, 128 Pages, 1991/03

PNC-TJ9605-92-002.pdf:2.73MB

高速増殖炉のエネルギー輸送・変換系を簡素化すると同時に、安全姓の向上を図ることを目的として、二相流自然循環と液体金属MHD発電を組み合わせた新しい概念の自律型エネルギー変換システムの成立性に関する基礎研究を実施した。まず、最初、本システムのサイクル解析を実施した。基本的な作動流体として、水と低融点合金、水銀とスズの組合せを選び、二相流上昇部入口ボイド率、気液スリップ比、そして各コンポーネントの効率をパラメータとし、さらにシステムの最高温度を変化させて感度解析を行った。本解析の結果、本システムは従来の蒸気タービンサイクルに十分競合できるだけのサイクル効率が得られる可能性が高いことがわかった。しかし、サイクル効率は、気液分離器、再生熱交換器、及び熱力学的作動流体用循環ポンプの各効率にはあまり影響を受けないが、気液スリップ比と単相流下降部に設置する発電器効率に大きく影響を受け、気液スリップ比が低い値になるような二相流の心要があることがわかった。サイクル解析の結果、サイクル効率は循環する二相流の気液スリップ比に大きく影響を受けるため、次に、特に二相流上昇部における気液スリップ比に注目した、液体金属二相流自然循環特性を調べる基礎実験を実施した。作動流体としてウッズメタル(融点70度C、密度約9・5g/cm/SUP3)と窒素ガスを用い、二相流上昇部高さ約2mの試験装置で二相流自然循環の基本的な循環特性を調べた。本実験結果により、以下に示す結果を得た。(1)ボイド率が、約0.13程度までは気泡流で、気相流量の増加とともに液体循環流量は急激に増加し、気液スリップ比が比較的に小さいが、それ以降はスラッグ流に遷移しするため、気液スリップ比が増加し、液相循環流量の増加量は減る。(2)二相流自然循環におけるボイド率は、クオリティ-、フルイド数、気液密度比により以下に示す相関式で求められる。=8.7(X/1-X)0.33(Fr)0.78(1/g)-0.22