大型構造機器実証試験ループ(HENDEL)の設備概要と運転実績

大内 義弘; 藤崎 勝夫; 小林 敏明; 加藤 道雄; 太田 幸丸; 渡辺 周二; 小林 秀樹*; 茂木 春義

JAERI-Tech 96-030, 244 Pages, 1996/07

JAERI-Tech-96-030.pdf:7.65MB

大型構造機器実証試験ループ(HENDEL)は、HTTRの炉内構造物及び高温機器に関する性能及び信頼性を実証するための大型試験装置である。主要設備は、M+Aループ(高温ヘリウムガス供給系)、T試験部及びT試験部であり、1995年2月までの通算運転時間は、M+Aループで22900時間、T試験部で19400時間、T試験部で16700時間である。実証試験は当初の目的を果し、HTTRの設計、安全審査及び建設に活用された。また、10年以上の運転経験により、大型ガスループの運転技術、ヘリウムガスの取扱技術及び高温機器の保守技術を確立した。本報告書は、HENDELの設備の概要、1982年3月から1995年2月までの運転実績及び保守管理の内容についてまとめたものである。

高温配管の減圧試験

谷平 正典*; 國富 一彦; 稲垣 嘉之; 佐藤 隆*; 宮本 喜晟

JAERI-M 89-051, 60 Pages, 1989/05

JAERI-M-89-051.pdf:1.63MB

急速減圧時における高温配管の特性並びに高温配管内部構造物の健全性を把握するために、高温工学試験研究炉(HTTR)で使用される高温配管とほぼ同一の寸法及び同一の内部構造物を有する高温配管を使用して、減圧試験を行った。試験パラメータは、常温の窒素ガス及びヘリウムガスによる減圧速度(0.14~3.08MPa/s)、スライドジョイント部開口面積(11.9~2036mm)、高圧容器内初期圧力(1.0~4.0MPa)である。その結果、ライナー管及び仕切板に発生する最大差圧は、各々2.69MPa、0.45MPaであった。全試験終了後、試験体として使用した高温配管を切断・分解し、内部断熱構造物である仕切板・断熱材・ライナー管及び耐圧管を検査したところ、損傷及び異常は見られなかった。

高温ガス炉(VHTR)に関する伝熱の問題

菱田 誠; 秋野 詔夫; 小川 益郎; 功刀 資彰; 河村 洋; 佐野川 好母; 岡本 芳三

機械の研究, 39(1), p.154 - 160, 1987/01

https://ci.nii.ac.jp/naid/40000585961

日本原子力研究所では高温ガス炉(VHTR)の開発を行ってきた。VHTRは冷却材の出口温度が950Cと高温であり、その構成要素となる高温機器の開発に当たっては伝熱の関係する問題も多い。図1に炉の設計例を示すが、開発すべき高温機器の例としては、燃料体、炉床部構造物、高温配管等が挙げられる。本報ではこれらの高温機器に関して行ってきた研究発表の内、以下の項目について得られた成果について報告する。(1)燃料体に関する伝熱と流れ。1)円管内ガス流を強加熱した場合の層流化。2)環状流路の熱伝達と圧力損失。3)燃料体の伝熱流動特性。(2)高温配管の断熱特性。(3)高温プレナムブロックにおける冷却材の混合。

The Computer Programs for Analysing Two-Dimensional Permeation Flow within Horizontal Thermal Insulation

近藤 康雄; 田所 啓弘; 菱田 誠; 岡本 政治; 田中 利幸; 佐野川 好母

JAERI-M 84-179, 54 Pages, 1984/10

JAERI-M-84-179.pdf:1.03MB

多目的高温ガス炉に用いられる高温配管において、内部断熱層内の仕切板が破損したときに生じる透過流れを解析する計算機プログラムを開発した。本プログラムは、仕切板で区切られた一層の断熱層を一相系二次元モデルで取扱った。断熱層内の流体運動はDarcy則を適用し、断熱層内の流体の温度は局所的に断熱層の温度に等しいと仮定した。運動方程式及びエネルギー方程式の数値解に当たっては加速リープマン法を適用し、解の発散を避けるために中央差分を用いた。断熱層内の対流が定常状態、又は強制対流の大きさが自然対流に比べてかなり大きい擬定常状態においては解は速やかに収束した。入力データ、出力データ及びそのフォーマット及びプログラムの各要素とそれぞれの機能を付録に説明した。

大型構造機器試験装置(HENDEL)による高温配管の断熱性能試験

菱田 誠; 國富 一彦; 井岡 郁夫; 梅西 浩二*; 近藤 康雄; 田中 利幸; 下村 寛昭

JAERI-M 83-180, 61 Pages, 1983/10

JAERI-M-83-180.pdf:1.76MB

多目的高温ガス実験炉の一次系及び二次系の高温配管には内部断熱高温配管が使用されることになっている。従来の工業設備ではこのような形式の高温配管が使用された例はない。また、これまで実規模の内部断熱高温配管について断熱性能を調べた例は極めて少ない。そこで、HENDELを用いて、その装置の一部として設置されている高温配管について断熱性能の試験を行った。本試験では、耐圧管及び断熱層内の温度分布、耐圧管表面の熱流束分布の測定を行い、耐圧管の温度及び熱流束はほぼ均一な分布であることを確認し、これらの測定結果から有効熱伝導率の実験式を求めた。また、耐圧管の温度の実測値と伝熱計算コードTRUMで計算した値を比較したところ良い一致が得られた。更に、実験炉の内管の温度を計算で求め、高温点は生じないことを確認した。

高温断熱層に関する研究,1; 等温壁水平円環内の自由対流

越後 亮三*; 長谷川 修*; 鳥取 章二*; 岡本 芳三; 下村 寛昭

日本機械学会論文集,B, 45(389), p.91 - 98, 1979/00

https://doi.org/10.1299/kikaib.45.91

環状水平軸多孔質層内の自然対流の基礎方程式において、運動方程式に多孔質層と流体の平均的抵抗力を示すDarcy力を示す項および壁面と流体の粘性抵抗を示す項によって示されるとするchanらの考え方を採り入れ、エネルギ方程式に放射熱伝達を示す項を採り入れた。(伝導放射化無次元パラメータの導入) 上記基礎式数値解析結果より、断熱層内の平均温度は放射伝熱を考慮しない場合に比較して、低下する。換言すれば、放射伝熱を考慮した場合、断熱層内の温度勾配は急になる。従って、放射伝熱を考慮した場合の実効熱伝導率は伝射を無視した場合に比較して増加する。しかしながら、断熱層構成材料(断熱材せんい等)の放射率等の放射伝熱特性を定量的に評価することは現段階では種々の困難を伴う。

耐熱FBGセンサによるナトリウム工学研究施設の配管熱変形測定

西村 昭彦; 竹仲 佑介*; 鳥本 和弘; 上田 雅司

no journal, , 

敦賀市白木に開設したナトリウム工学施設のナトリウム循環配管の熱歪測定を実施した。測定にはレーザ加工により作製した耐熱光ファイバ回折格子によるセンサ(FBG)を使用した。光ファイバにFBGを加工した後、外装の保護皮膜を除去した後、金属接着剤でナトリウム工学研究施設のステンレス配管に実装した。保護皮膜を除去した光ファイバは断線しやすいため、金属の細管を圧着させ保護とした。ナトリウムが循環するステンレス配管表面は、ヤスリ研磨により凹凸を設け脱脂洗浄の後、金メッキ処理を施した。今回、ピコ秒パルスレーザ加工によりFBGセンサの性能向上に成功した。ナトリウム工学研究施設のエルボ配管に実装したFBGセンサを用いて、施設の試運転に伴い熱変形する配管の歪測定に成功した。施設の緊急停止時において550Cの高温から室温に冷却する際の熱収縮について報告する。

耐熱・耐放射線FBGセンサの開発と廃止措置への適用

西村 昭彦; 井出 次男*; 石原 信之*; 高崎 浩司

no journal, , 

ピコ秒パルスレーザー精密加工により作製されたFBGセンサの産業展開を報告する。福島第一原子力発電所の廃炉作業においては、核燃料デブリの保持力を適切に保つためのフィードバック機構を備えたロボットアームの適用が想定されている。この目的のために、耐放射線性光ファイバーへのFBG加工を実施した。また、開発の準備として、高温配管の拘束応力測定を実施した。さらに、ロボットアームの把持機構をFBGセンサ遠隔計測用のシミュレータとして製作した。