鉛直同心二重円筒内高温気体の自然対流熱伝達に関する研究

稲葉 良知; Zhang, Y.*; 武田 哲明; 椎名 保顕

日本機械学会論文集,B, 70(694), p.1518 - 1525, 2004/06

https://doi.org/10.1299/kikaib.70.1518

高温ガス炉の炉容器冷却システムの1つに、水による冷却パネルを用い、自然対流と熱放射により間接的に炉心を冷却するシステムがあり、高温工学試験研究炉(HTTR)においても、このシステムが採用されている。本研究では、HTTRの原子炉圧力容器-冷却パネル間内高温気体の熱伝達特性を調べるため、内筒を加熱,外筒を冷却した鉛直同心二重円筒内の面間の熱放射を伴う自然対流熱伝達に関する実験と数値解析を行った。実験において、環状空間の高さに基づいたレイレー数は、ヘリウムガスに対して2.010Ra5.410、窒素ガスに対して1.210Ra3.510となった。また数値解析の結果は、加熱壁面と冷却壁面の温度に関して実験とよく一致した。実験と数値解析の結果から、面間の熱放射を伴う自然対流熱伝達に関する相関式を、レイレー数,半径比,加熱壁面及び冷却壁面の温度と熱放射率の関数として得た。

酸回収蒸発缶材料用放射線下伝熱面腐食試験装置の開発(受託研究)

本岡 隆文; 沼田 正美; 木内 清

JAERI-Tech 2001-088, 38 Pages, 2002/01

JAERI-Tech-2001-088.pdf:2.78MB

酸回収蒸発缶材料であるステンレス鋼の伝熱面腐食に関して、これまでの腐食試験が実再処理環境を模擬しているかを検証するために、開発した放射性物質を含有した試験液が取り扱える伝熱面腐食試験装置について、装置の仕様と性能評価試験,比較試験並びにホット試験の結果をとりまとめた。開発装置は、耐放射性に優れた材料から構成されており放射線照射下での使用に耐えることができ、減圧沸騰下での使用と試験液漏洩防止を考慮している。性能評価試験より、高濃度硝酸溶液を用いて長時間にわたり安全に伝熱面腐食試験が行えることを確認した。また、純硝酸溶液を用いた比較試験より、既設装置と同様の結果が得られることを確認した。ホット試験では、ネプツニウムを含む硝酸溶液を用いて実験を行った。今後、開発装置によりホット環境での有益な腐食試験データが蓄積されるとともに、コールドでの腐食試験条件の選定が適切に行えることが期待できる。

ヘリカルコイル型熱交換器における伝熱管群の流体励起振動挙動と流動伝熱特性に関する研究

稲垣 嘉之

JAERI-Research 97-069, 31 Pages, 1997/10

JAERI-Research-97-069.pdf:1.02MB

HTTRのヘリカルコイル型中間熱交換器(IHX)の伝熱管群の流体励起振動挙動、並びに圧力損失、伝熱特性をIHXの実寸大部分モデル試験装置を用いて明らかにした。試験モデルは、3層54本のヘリカルコイル伝熱管群とセンターパイプを模擬したもので、試験流体には空気を用いた。流体励起振動に関しては、伝熱管破損の主原因となる流出渦による振動及び伝熱管群の流力弾性振動について評価を行った。その結果、伝熱管群はセンターパイプと連動した振動が主であること、さらに振動による振幅も0.1mm以下と微小なものであり、IHXの運転条件下では伝熱管破損の原因となるような振動が生じていないことを明らかにした。流動伝熱特性については、伝熱管外の強制対流による伝熱及び圧力損失についての実験式を導出した。ヌセルト数についてはRe、抵抗係数についてはReに比例する相関式が得られた。さらに、熱放射板による伝熱促進効果を定量的に明らかにした。

MCVIEW2: A Radiation view factor computer program for three dimensional geometries using Monte Carlo method

幾島 毅

JAERI-Data/Code 95-001, 62 Pages, 1995/03

JAERI-Data-Code-95-001.pdf:1.22MB

モンテカルロ法による3次元形態係数計算プログラムMCVIEW2は、MCVIEWの改良版として作成された。主要な改良は次の通りである。(1)計算機の種類に関係なく使用できるようにするため、乱数の計算方法をアセンブラー言語からフォートラン言語に変更した。(2)入力データのチェックを容易にするため、入力データ方式を、フリーフォマットから固定フォマットに変更した。本報告書は、モンテカルロ法による形態係数の計算方法を簡単に説明するとともに、他の計算方法である面積積分法、線積分法、クロスストリング法と比較検討した。さらに、MCVIEW2の使用にために、入力データ、出力データについても説明している。

SATCAP-C: 加圧水注入型式キャプセルの熱設計用プログラム

原山 泰雄; 染谷 博之; 麻生 智一; 新見 素二

JAERI-M 92-149, 78 Pages, 1992/10

JAERI-M-92-149.pdf:2.53MB

JMTR内で照射される照射試験用キャプセルの型式として、内部へ高圧水を供給するタイプのキャプセルがある。本型式のキャプセルを設計するに当たっては、キャプセル内の熱挙動をできるだけ正確に把握しておく必要がある。そのための計算プログラムとしてSATCAPが作成された。現在、本タイプのキャプセルには、燃料棒照射用のBOCAキャプセルと材料試料照射用の飽和温度キャプセルがあり、照射に供されている。各々のキャプセルの照射挙動が解析された。その結果、これらキャプセルの熱挙動の解析に本計算プログラムは、十分な性能を有することが確認された。本報告書における計算プログラムSATCAP-Cは、供給水のキャプセル内への供給方法、外筒管の構造および照射試料の種類(燃料か材料か)を選択可能とし、現状で考えられる本型式のキャプセルの熱挙動を十分把握できるものである。

Study on thermal performance calculation of vertical gravity-assisted heat pipes for irradiation capsules

M.Li*; 伊藤 治彦; 白石 忠男; 斎藤 隆; 雨澤 博男; 板橋 行夫; 市橋 芳徳

JAERI-M 90-190, 35 Pages, 1990/11

JAERI-M-90-190.pdf:0.92MB

キャプセルでの照射試験において、低温・均一温度照射を実現するために、JMTRのキャプセルにヒートパイプを利用することを計画している。そのためには比較的低温(100~300C)で作動し、小径で高熱流束が得られるヒートパイプが必要である。本報告書は、このような条件に適合するヒートパイプの構造をサーベイし、その性能を知るための計算評価をまとめたものである。本計算評価は、軽水炉で最も使用し易い、水を作動液としたヒートパイプについて行なった。計算の結果、作動温度が200C以上では、溝付ウイックを有するヒートパイプ又はウイック無しのヒートパイプが、高熱流束を得るためには適切であり、作動温度が120C以下の場合、金網ウイック付きのヒートパイプが優れていることが分かった。

Experimental studies on the thermal and hydraulic performance of the fuel stack of the VHTR, Part I; HENDEL single-channel tests with uniform heat flux

丸山 創; 高瀬 和之; 日野 竜太郎; 井沢 直樹; 菱田 誠; 下村 寛昭

Nucl.Eng.Des., 102, p.1 - 9, 1987/00

https://doi.org/10.1016/0029-5493(87)90262-7

多目的高温ガス実験炉炉心燃料体を模擬した燃料体スタック実証試験装置(T)により、燃料チャンネル1本分に関する伝熱流動試験を行った。試験の結果、燃料棒の摩擦係数と熱伝達率は内面加熱時の平滑環状流路の値と比較して、それぞれ約20%、約15~60%高い値を示した。この原因として燃料棒表面に取り付けられたスペーサリブによる伝熱促進効果、あるいは両面加熱による熱伝達率の向上が考えられる。また低レイノルズ数域において、熱放射が有効な伝熱機構であることが確認された。

高温ガス炉炉容器冷却設備の詳細温度解析モデルの構築

寺町 悠平*; 澤 和弘*; 石塚 悦男; Ho, H. Q.

no journal, , 

The reactor vessel cooling system is a static cooling system that removes decay heat from the core by convection and radiation heat transfer without using dynamic components and it is one of the safety systems that constitute the inherent safety features of High-Temperature Gas-cooled Reactor (HTGR). However, the natural convection of the gas may cause hot spots on important structures such as the pressure vessel during the cooling using this system. For this reason, a three-dimensional numerical model simulating the 1/6 scale model of HTGR vessel cooling system was developed and numerically analyzed.