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論文

Sedimentation behavior of mixed solid particles

Sheikh, Md. A. R.*; Son, E.*; 神山 基紀*; 森岡 徹*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 松場 賢一; 神山 健司; 鈴木 徹*

Journal of Nuclear Science and Technology, 55(6), p.623 - 633, 2018/01

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

高速炉の炉心損傷事故時に形成される燃料デブリの堆積高さは、燃料デブリの冷却性及び臨界特性に影響する重要な要因の一つである。本研究では、燃料デブリの堆積挙動に関する実験データベースを構築するため、燃料デブリを模擬した特性(粒子径,密度,球形度等)の異なる固体粒子(アルミナ,スティール)の混合粒子を水プール中へ落下・堆積させる実験を行い、粒子ベッドの堆積高さを測定するとともに、均質粒子及び混合粒子から成るデブリベッドの堆積高さを予測する実験相関式を構築した。構築した実験相関式は粒子ベッドの堆積高さの測定結果と良く一致することを確認した。

論文

Improvement of ex-vessel molten core behavior models for the JASMINE code

松本 俊慶; 川部 隆平; 杉山 智之; 丸山 結

Proceedings of 10th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-10) (USB Flash Drive), 9 Pages, 2016/11

シビアアクシデント時に溶融炉心が圧力容器外に放出される場合の格納容器破損防止対策として、事前注水や格納容器スプレイによりペデスタルやキャビティに予め水を張ることが考えられている。このときの燃料デブリ冷却性を評価するため、JASMINEコードの溶融炉心挙動モデルを改良した。溶融炉心がジェット状に水中に落下する際、水との相互作用により粒子状のデブリを放出する(ブレークアップ)。冷却性に影響を及ぼすデブリ粒径分布の取り扱いを改良し、スウェーデン王立工科大学(KTH)で実施されたジェットブレークアップ実験DEFOR-Aの解析を行い、実験結果と比較した。また、溶融ジェットが床面に到達するとメルトプールを形成し、水平方向に広がる。冷却性評価で重要となる広がり面積を評価するため、クラスト形成モデル等を導入し、同じくKTHで実施されたメルト広がり実験PULiMSの解析を行い、実験結果と比較した。両現象の評価精度の向上に向けて、さらなる改良点を検討した。

報告書

安全研究基本計画(平成8年度$$sim$$平成12年度)

not registered

PNC-TN1010 96-001, 59 Pages, 1996/03

PNC-TN1010-96-001.pdf:2.32MB

動燃の安全研究に関する研究計画は、「事業団においては従来安全研究は新型動力炉及び核燃料サイクル施設の開発のための研究の一環として行われてきたが、今後実証化段階に向かうに当たって、実証施設の安全性の確保、安全基準類の整備、合理化による経済性の向上のための安全研究を実施することが必要である。」との認識のもと、昭和61年3月に第1次計画である「安全研究の基本方針」として策定された。本基本方針は当面2$$sim$$3年を主たる対象として策定され、その後の内外の情勢の変化を考慮し、適切な時期に見直しを行い改訂を行うものとされた。その後、事業団の中長期事業計画(昭和62年8月)が策定され、その中で「安全研究の基本方針」の見直しが求められたこと、並びに研究及びプロジェクトの進展や外部からの要求条件の変化等、環境条件がより一層明確かつ具体的になってきたことと併せて、平成2年9月に原子力安全委員会の「安全研究年次計画」(平成3年度$$sim$$平成7年度)が策定されたこと等を勘案して、第1次計画である「安全研究の基本方針」の見直しを行い、国の「安全研究年次計画」と整合性を図る観点から平成3年度から5ケ年間の第2次計画として「安全研究基本計画」(平成3年度$$sim$$平成7年度)が平成3年3月に策定された。本基本計画では、個別研究計画を研究の進捗や内外のニーズの変化等に対して柔軟に対応し得るようにするとの考えから「I.安全研究の基本方針」と「II.安全研究計画」とで構成して後者の見直しができるようにされ、当該5ケ年間の途中である平成5年度から平成6年度にかけて出力研究計画の中間見直しが実施されて、平成7年1月に計画が修正された。第3次に当たる本「安全研究基本計画」(平成8年度$$sim$$平成12年度)については、平成5年度下期より安全研究委員会及び各分科会で「I.安全研究の基本方針」と「II.安全研究計画」における重点研究領域の検討を開始し、これに基づき平成6年度に事業団内で研究課題の募集を実施して「安全研究基本計画」(案)を策定するとともに、この中から国の「安全研究年次計画」(平成8年度$$sim$$平成12年度)にも提案登録する研究課題を選定し、国の計画と整合性のある事業団の計画として策定した。なお、「I.安全研究の基本方針」については、「もんじゅ」二次冷却系のナトリウム漏洩事故を契機として損なわれた社会的な信頼の早期回復に資する観

論文

シビアアクシデント時の格納容器内熱流動の概要

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。

報告書

損傷炉心冷却挙動実験データベース

丸山 結; 阿部 豊; 三野 義孝*; 早田 邦久

JAERI-M 89-054, 142 Pages, 1989/05

JAERI-M-89-054.pdf:3.38MB

軽水炉のシビアアクシデント時には、炉心構造物が粒子状になり圧力容器内にデブリベッドを形成する。デブリベッドからは崩壊熱の放出が続き、冷却が維持されない場合は事故の拡大を招くことになる。デブリベッドの冷却性を定量的に評価することは、シビアアクシデントの事故進展解析あるいは事故管理解析上、非常に重要な位置づけとなっており、原研も含め各国の機関で実験的研究が実施されている。シビアアクシデント時に形成されるデブリベッドの形状は複雑であることを考慮し、実験はできる限り幅広い実験範囲を網羅するよう進められている。本研究室ではこれまでに得られた実験結果を有効に利用し、今後の実験計画及び解析的研究に資することを目的に損傷炉心冷却挙動実験データベースを開発・整備した。本報告書はデータベースの概要、使用方法ならびに応用についてまとめたものである。

報告書

均一径粒子から構成されるデブリベッドのドライアウト熱流束及びフラッディング現象

丸山 結; 阿部 豊; 山野 憲洋; 早田 邦久

JAERI-M 88-157, 56 Pages, 1988/08

JAERI-M-88-157.pdf:1.39MB

1979年米国TMI-2で発生した事故は炉心が大幅に損傷する事故、いわゆるシビアアクシデントであった。幸いにして事故は圧力容器内で収束し、環境中に放出されたFPはそれまでの予想をはるかに下回った。軽水炉のシビアアクシデント時には燃料集合体及びその他の炉心構造物の健全性が損なわれ、崩壊した炉心構造物が堆積し、デブリベッドを形成する。デブリベッドからは崩壊熱が放出され続けるので冷却可能な形状が保持されない場合には再溶融し、事故が拡大する恐れがある。そこで原研ではデブリベッドの冷却性と明らかにするための実験を行っている。本報はデブリベッドの冷却性に及ぼす粒子径、冷却水の供給形態の影響を明らかにするために実施した損傷炉心冷却性実験、対向二相流限界のデブリベッド形状への依存性を明らかにするためのフラッディング実験から得られた結果をまとめたものである。

論文

Effect of gravity-fed water from a downcomer on coolability of a debris bed

山野 憲洋; 丸山 結; 阿部 豊; 早田 邦久

AIChE Symp.Ser., 83(257), p.341 - 346, 1987/00

原子炉のシビアアクシデントを圧力容器内で収束させるためには形成されたデブリベッドを冷却する必要がある。PWRでは圧力容器内に注入された水はダウンカマ内に蓄積されその水頭によりベッドへと注入される。そこでこの状態を模擬した体系で実験を行うとともに、計算機モデルを作成して実験結果と比較した。実験により、ダウンカマとデブリベッドに僅かな水頭差があればドライアウト熱流束が大きく増加することが判明した。また、モデルによる予測結果は実験結果とよく一致した。モデルの開発過程において、通常充填層中の気液二相流に適用される運動量保存の式は液の量が少い場合には圧力損失を大きく評価するため、ドライアウト状態近くのベッドの圧力損失を過大評価する可能性があることが判明した。このため、同様な体系に対する従来の研究ではドライアウト熱流束を過小評価している恐れがある。

口頭

燃料デブリ堆積挙動に関する実験的研究; 混合粒子によるベッド形成特性

神山 基紀*; 出口 亮平*; 森岡 徹*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 松場 賢一; 神山 健司; 鈴木 徹

no journal, , 

高速炉の炉心損傷事故時における炉心外への燃料デブリの流出・堆積挙動を明らかにするために基礎的な実験を実施し、特性の異なる粒子を混合した模擬デブリの水中での落下・堆積挙動及び粒子ベッドの形成特性について検討した。

口頭

格納容器内先行注水による溶融炉心冷却挙動に関する研究,4; JASMINEコードにおけるジェットブレークアップモデルの改良

松本 俊慶; 川部 隆平; 杉山 智之; 丸山 結

no journal, , 

シビアアクシデント時の溶融炉心放出への対策として、格納容器下部への先行注水が検討されている。ジェット状に水中に落下する溶融炉心の冷却性評価手法の高度化のため、JASMINEコードの改良を行った。また、実験の解析を行い、高度化に必要な課題の検討を行った。

口頭

デブリベッドの沸騰熱伝達特性に関する研究

桜田 渓史*; 川上 大良*; 坂下 弘人*; 小野 綾子; 吉田 啓之

no journal, , 

原子炉の過酷事故時には溶融デブリが圧力容器底部を貫通しペデスタル上に落下することが想定される。ペデスタルが水張りされている状況では溶融デブリは一部が粒子化し水中に分散し、残りはペデスタル床面に達し溶融プールを形成して表面が固化しクラストを形成する。このような、溶融デブリ表面が固化しその上部に粒子状デブリが堆積したデブリベッドの冷却挙動は原子炉格納容器の健全性を評価する上で非常に重要であるが、水を用いた実験は少なく、またデータが大きく散乱するなど多くの課題がある。本研究では、直径75mmの伝熱面上に粒子化したデブリを模擬した球形粒子を堆積させ、水を用いて底面加熱体系での沸騰熱伝達およびドライアウト熱流束の測定を行った。粒径を3mmから10mmの範囲で変化させてその影響を調べるとともに、得られた結果をLipinskiの1次元モデルと比較し、同モデルの底面加熱体系への適用の妥当性を検討した。

口頭

デブリベッドの沸騰熱伝達特性に関する研究,2; 底面および内部加熱条件におけるデブリベッドのドライアウト熱流束

桜田 渓史*; 川上 大良*; 坂下 弘人*; 小野 綾子; 吉田 啓之

no journal, , 

原子炉の過酷事故時には溶融デブリがペデスタル上へ落下することが想定される。ペデスタルが水張りされている状況では溶融デブリは一部が粒子化し水中に分散し、残りはペデスタル床面に達し溶融プールを形成して表面が固化しクラストを形成する。このような、溶融デブリ表面が固化しその上部に粒子状デブリが堆積したデブリベッドの冷却挙動は原子炉格納容器の健全性を評価する上で重要であるが、粒子状デブリの発熱がクラスト表面からの除熱特性に与える影響については過去に報告されていない。本研究では、直径75mmの伝熱面上に粒子化したデブリを模擬した球形粒子を堆積させ、底面加熱に加えて高周波誘導加熱により粒子層を発熱させた。これにより、底面上の水の沸騰熱伝達およびドライアウト熱流束に与える粒子層発熱の影響を検討した。

口頭

デブリベッドの沸騰熱伝達特性に関する研究,3; 界熱流束に対する粒子層発熱量および粒子層高さの影響

川上 大良*; 桜田 渓史*; 坂下 弘人*; 小野 綾子; 吉田 啓之

no journal, , 

過酷事故時の溶融デブリの冷却機構を検討するために、伝熱面上に粒子層を堆積させ発熱密度や粒子層高さが底面での限界熱流束に与える影響を測定するとともに、伝熱面下方からの可視化実験を行った。

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