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朝倉 伸幸
プラズマ・核融合学会誌, 80(3), p.190 - 200, 2004/03
現在のトカマク装置の異なるダイバータ形状や粒子排気方式で、共通に理解されてきたダイバータとスクレイプオフ層におけるプラズマ物理現象について説明する。ダイバータ板の上流部での分布を詳細に測定できる計測器の開発、及びシミュレーションコードの改良によって、ダイバータとスクレイプオフ層の物理研究は最近著しく進展した。この中で4つのトピックス:(1)ダイバータ板上流における熱・粒子輸送,(2)バースト的にダイバータへ輸送される熱流及び粒子流,(3)スクレイプオフ層でのプラズマ流,(4)スクレイプオフ層でのプラズマ拡散、に関する最新の研究成果と今後の物理研究課題について解説する。
神永 雅紀; 山本 和喜; 数土 幸夫
Journal of Nuclear Science and Technology, 35(12), p.943 - 951, 1998/12
被引用回数：29 パーセンタイル：87.60(Nuclear Science & Technology)通常運転時において、下向流により炉心を冷却している研究用原子炉では、1次冷却材の流量が喪失した場合、炉心内で強制循環による下向流から自然循環による上昇流へと流れの向きの逆転が生ずる。このため、設計では原子炉停止後の補助ポンプ等による炉心冷却の必要性、流れが逆転する際の燃料の安全性を評価する上で流速零を含むCCFL条件下の限界熱流速(CHF)の検討が重要となる。著者らがこれまでに提案したCCFL条件下のCHF相関式は、保守的な評価をするために冷却材のサブクール度を考慮しなかった。本研究では、垂直矩形流路におけるCCFL条件下のCHFについて、CHFに及ぼす流路入口サブクール度及び軸方向出力分布の影響を既存の実験データに基づき定量的に評価し、新たな相関式を提案した。さらに、提案したCHF相関式を安全評価に適用した場合の具体例を解析結果と共に示し、これまでの評価の保守性を定量的に示した。
神永 雅紀; 山本 和喜; 数土 幸夫
Proceedings of 8th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics (NURETH-8), Vo.3, p.1815 - 1822, 1997/00
通常運転時において、下向流により炉心を冷却している研究用原子炉では、1次冷却材の流量が喪失した場合、炉心内で強制循環による下向流から自然循環による上昇流へと流れの向きの逆転が生ずる。このため、設計では原子炉停止後の補助ポンプ等による炉心冷却の必要性、流れが逆転する際の燃料の安全性を評価する上で流速零を含むCCFL条件下の限界熱流束(CHF)の検討が重要となる。著者らがこれまでに提案したCCFL条件下のCHF相関式は、保守的な評価をするために冷却材のサブクール度を考慮しなかった。本研究では、垂直矩形流路におけるCCFL条件下のCHFについて、CHFに及ぼす流路入口サブクール度及び軸方向出力分布の影響を既存の実験データに基づき定量的に評価し、新たな相関式を提案した。さらに、提案したCHF相関式を安全評価に適用した場合の具体例を解析結果と共に示し、これまでの評価の保守性を定量的に示した。
坂本 美定*; 功刀 資彰; 一宮 浩市*
可視化情報学会誌, 16(63), p.253 - 257, 1996/10
水平正方形等温加熱管における複合対流場の温度助走域に発生する逆流現象および加熱管内部の流れの可視化実験を行った。同時に物性値の温度依存性を考慮した3次元楕円形数値解析を行い可視化実験との対比を行った。作動流体に水を用い、可視化試薬にウラニンとローダミンBを用いた。レイノズル数が21~735、加熱壁面温度と入口温度の差が4.3~23.9の範囲で実験を行った。実験により加熱開始点上壁近傍に発生するはく離泡の断面構造、および内部の流動状態を明瞭に可視化することできた。これらの結果は計算によって得られた流線と極めて良い一致を示し、はく離泡内の3次元的な流れ構造を実験、計算の両面から裏付けることができた。また、はく離泡長さはレイノルズ数の低下と共に非線形的に増大し、流量変化に高い追従性を示すことが明らかとなった。
坂元 美定*; 功刀 資彰; 一宮 浩一*
Album of Visualization,No. 13, 0, p.19 - 20, 1996/00
筆者らは、これまでの水平等温加熱管内における複合対流場の研究において、浮力の影響が強い場合に加熱部入口近傍の温度助走域で上流方向への逆流の発生を見出している。この逆流現象の3次元的な流れ構造および温度分布を3次元数値解析と実験により可視化し、両者の良い一致を得た。なお本例の熱流動条件は、作動流体に水を用い、Re=105、Gr=3.23
10
である。本報告は、数値解析による流線と実験による可視化写真とを組み合わせて示したものである。
坂元 美定*; 功刀 資彰; 一宮 浩市*
日本機械学会論文集,B, 61(586), p.2228 - 2234, 1995/06
比較的低いレイノルズ数域における層流複合対流では、熱的境界条件の不均一性や浮力の影響が大きい場合に、流れが3次元的な挙動を示すことが予想される。特に、温度助走域での複合対流特有の複雑な伝熱流動状態を解明することが本研究の命題であり、前報までに等温水平管に関する熱流動機構の解明に成功した。本研究では、側壁温度が異なる水平正方形流路の複合対流伝達について大規模3次元数値解析を実施し、主流と浮力駆動2次流れの干渉により生ずるスパイラル流れの発生と、加熱開始点近傍に出現した複数のはくり泡の発生について報告するとともに、管内圧力勾配の変化や熱伝達特性について、Gr/Re
パラメータの依存性を検討した。前報と今回の結果から、層流複合対流における温度助走域に発現する複雑な3次元的逆流現象は、高Gr/Reパラメータ域における基本的な熱流動機構と考えられる。
坂元 美定*; 功刀 資彰; 一宮 浩市*
第32回日本伝熱シンポジウム講演論文集, 0, p.633 - 634, 1995/05
水を作動流体とした水平正方形流路の複合対流熱伝達について、物性値の温度依存性を考慮した3次元楕円形非定常数値解析を行い、温度助走域における伝熱流動特性について検討した。壁面は等温加熱条件で、上壁のみ断熱とした。計算手法にSIMPLE法を用い、対流項にQUICKを用いた。水は物性値や無次元数が基準温度レベルに大きく依存するため、熱伝導率、動粘度、体膨張率の温度依存性を考慮した。時間変化に伴う不安定成層からのサーマルプリューム成長過程を捉え、それによる熱輸送機構を定性的に明らかにした。また、プリューム下流に形成される低温領域が熱伝達に及ぼす影響を示し、作動流体が空気の場合とヌセルト数を比較検討した。
坂元 美定*; 功刀 資彰; 一宮 浩市*
日本機械学会第7回計算力学講演会講演論文集, 0, p.436 - 437, 1994/00
比較的低いレイノルズ数域での層流複合対流下では、熱的境界条件の不均一性や浮力の影響が大きい場合に、流れが3次元的な挙動を示すことが予想される。特に、温度助走域での複合対流特有の複雑な伝熱流動状態を解明することが本研究の命題であり、これまでに等温水平管に関する熱流動機構の解明に成功した。本研究では、側壁温度が異なる水平正方形流路の複合対流熱伝達について大規模3次元数値解析を実施し、主流と浮力駆動2次流れの干渉により生じるスパイラル流れの発生と加熱開始点近傍に発現したはく離流れについて報告する。
功刀 資彰; 坂元 美定*; 一宮 浩市*
Therm. Sci. Eng., 2(3), p.9 - 17, 1994/00
著者らは、前報で等温水平正方形管内の空気流に対し、Gr/Reの比較的大きな加熱(流体-壁間の温度差が大きい)パラメータ域における大規模な3次元楕円形解析を行い、加熱開始点近傍の流路上壁に逆流域(はく離泡)の発生を見出し、これによる流路閉塞効果及び上流側に取付けた断熱助走路の加熱端より上流側への逆流域の遡上(はく離泡の拡大)を報告した。本報告では以上の解析結果を基に、2次流れ及びはく離泡の伝熱促進効果と流路閉塞(圧損増大)効果に着目して、等温水平正方形管の層流複合対流熱伝達特性を総合的に検討した。その結果、Gr/Re=20以上の範囲において流路上壁に生ずる浮力駆動型逆流域(はく離泡)の発生機構を解明した。また、2次流れの3次元構造と熱伝達の相互関係について検討し、自然対流による伝熱性能の向上、逆流発生に起因する伝熱性能の鈍化、最適条件の存在が明らかとなった。
平野 雅司; 数土 幸夫
Journal of Nuclear Science and Technology, 23(4), p.352 - 368, 1986/00
被引用回数：20 パーセンタイル：86.58(Nuclear Science & Technology)THYDE-P1コードを用いて、オープンプール型研究炉JRR-3の過渡熱水力挙動を調べた。焦点は強制循環時下向流より自然循環時上昇流への移行時に起こる炉心流量反転時の過渡熱水力挙動である。冷却材喪失事故(LOCA)時には、漏れの生じた1時冷却ループから原子炉プールが隔離された直後、炉心流量の反転が起こる。LOCA以外の過渡変化及び事故に於いても、炉心流量の反転は必ず起こる。炉心流量の反転は、燃料温度の急上昇及びDNBRの急降下をもたらすので、特に重要な現象である。本研究の主目的は、その過渡変化中の物理現象を明らかにすると同時に、燃料最高温度及び最小DNBRに影響を及ぼすパラメータを明らかにすることである。商用電源喪失及びLOCAの事象シーケンスを仮定したTHYDE-P1の解析結果は、安全設計及び評価の観点から、定性的、定量的現象の理解に役だった。
朝日 義郎
Nucl.Eng.Des., 47(2), p.251 - 256, 1978/02
被引用回数：3冷却材喪失事故で(1)ECC水のPWR下部プレナム流入を制限する現象、及び(2)BWR再冠水過程に於いて、スプレー水の炉心通過制限の現象は二相流のフラッディング及び流れの逆転によって生ずるものと考えられている。しかしこれまでフラッディングと流れ逆転との理論的解釈は殆んどなされていない。このため上記2つの冷却材喪失事故に伴う重要な問題もよく理解されていない。本報告では相変化のない場合について、フラッディングと流れの逆転について理論的解釈を行っている。その結果は他になされている実験と比較している。
