Experimental simulation of high-temperature and high-pressure annular two-phase flow using an HFC134a-ethanol system; Characterization of disturbance wave flow

Zhang, H.*; 梅原 裕太郎*; 堀口 直樹; 吉田 啓之; 江藤 淳朗*; 森 昌司*

Energy, 335, p.138090_1 - 138090_18, 2025/10

https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.138090

原子力発電は、カーボンニュートラルな未来を実現するための重要な低炭素エネルギー源である。沸騰水型原子炉(BWR)では、燃料棒周囲における蒸気と水の環状流が原子炉の安全性にとって極めて重要であるが、その高温高圧条件(285C、7MPa)により、直接計測が困難である。この問題に対処するため、我々はHFC134a-エタノール系を低温定圧条件(40C、0.7MPa)で用いることで、BWRの液膜流の模擬実験を実施した。高速度カメラと定電流法を用いて、液膜特性、波速度および周波数を分析した。また表面張力と界面せん断応力の影響を調査した。さらに基底液膜厚さについて新たな相関関係を提案した。

On the velocity and frequency of disturbance waves in vertical annular flow with different surface tension and gas-liquid density ratio

Zhang, H.*; 梅原 裕太郎*; 吉田 啓之; 森 昌司*

International Journal of Heat and Mass Transfer, 211, p.124253_1 - 124253_13, 2023/09

https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023.124253

In this study, the characteristics of disturbance waves, including velocity, longitudinal size, and frequency, are comprehensively investigated by conducting gas-liquid upward annular flow experiments in a 5 mm tube through the constant electric current method (CECM). The film thickness time trace is recorded concerning time, and the information on disturbance waves is subsequently extracted. The effect of liquid and gas flow rate, density ratio, and surface tension on the disturbance wave is quantitatively analyzed. A predictive model of the wave velocity based on the shear stress balance of the liquid film is proposed. A physical model for wave frequency prediction is derived on the basis of the mass conservation equation. A simple empirical model with good prediction accuracy of wave frequency is also derived. Compared with existing correlations available in the literature, the newly derived models show better performance under a wide range of flow conditions.

CSモデル・コイルとCSインサートコイルのAE計測

二ノ宮 晃*; 新井 和昭*; 高野 克敏*; 中嶋 秀夫; Michael, P.*; Martovetsky, N.*; 高橋 良和; 加藤 崇; 石郷岡 猛*; 海保 勝之*; et al.

低温工学, 36(6), p.344 - 353, 2001/06

https://doi.org/10.2221/jcsj.36.344

原研は、中心ソレノイド・モデル・コイルを用いた国際共同試験により、国際熱核融合炉(ITER: International Thermonuclear Experimental Reactor)の超伝導コイルに要求される特性(13T,46kA)の実証に成功した。本論文では、この実証試験で測定したAE信号を解析し、励磁過程及びトレーニング過程においてコイル各部に発生したAE信号相互の関係を明らかにした。また、10,000回の繰り返し通電試験を行った際に発生したAE特性の推移について検討し、3000から4000サイクルの間に他の領域には明らかに異なる特性を見いだし、コイルまたはコイル近傍でAE特性を変化させる事象が発生した可能性を示し、AE計測によるコイル健全性診断が可能であるという結論を得た。

Experimental investigation of cooling perimeter and disturbance length effect on stability of NbSn cable-in-conduit conductors

J.R.Armstrong*

JAERI-M 92-013, 70 Pages, 1992/02

JAERI-M-92-013.pdf:2.13MB

NbSnケーブル・イン・コンジット導体の安定性に関し、その冷却周囲長依存性および擾乱入熱長依存性について実験的に研究した。安定性は冷却周囲長が長いほど高く、また、その値は計算結果と良く一致した。擾乱入熱長は長いほど低い安定性が観測された。さらに、測定した常電導伝播速度および制限電流値に関しても推算値と良く一致する結果が得られた。

Proposal of a method for estimating multiple-rod worth by single-rod experiments

中野 正文

Journal of Nuclear Science and Technology, 14(6), p.457 - 459, 1977/06

https://doi.org/10.3327/jnst.14.457

単一制御棒実験の組合せから複数本制御棒の反応度価値を実験的に求める方法を提案した。本方法では各制御棒の反応度価値への寄与を単一制御棒反応度価値をもとに、その値に対して他の制御棒挿入による干渉の効果を補正して求める。補正係数は個々の制御棒挿入による補正係数の積であらわされ、それぞれは単一制御棒挿入体系と基準体系におけるサンプル反応度価値の比から得られる。 原型炉級の高速炉体系をモデルに種々の制御棒パターン(最高4本までの制御棒、干渉効果+10%~-20%)について本方法の妥当性を検討した。数値実験の結果、本方法による反応度推定誤差は最大1%程度であり、複数本制御棒反応度価値の「実験値」を求めるのに有効な方法であることが分った。 さらに、上記の考えをもとに、2本制御棒の干渉に関して相反関係が成立することを示し、この関係を数値的に確かめた。