蒸気爆発のメカニズム及び圧力波発生・エネルギ-転換に関する基礎研究

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02402058
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 宮崎 慶次 大阪大学, 工学部, 教授 (40029202)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西川 雅弘 大阪大学, 工学部, 教授 (50029287) ; 布垣 昌伸 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (10208275) ; 井上 正二 大阪大学, 工学部, 教務職員 (10203233) ; 斉藤 正樹 大阪大学, 工学部, 助教授 (30215561)
• Keywords: 蒸気爆発 / 圧力波 / エネルギ-転換 / 原子炉安全工学 / 溶融錫ー水系 / 熱的相互作用 / 炉心溶融事故 / 溶融アルミニウム

Research Abstract

平成2年度の溶融錫ー水系での実験研究を発展させ、溶融金属アルミニウム及びアルミナ粒子と水の熱的相互作用に関する実験研究を行い成果を得た。しかし、高温躍融金属(金、ステンレス鋼)と液体金属(ナトリウム、カリウム)との熱的相互作用については、金属の溶融落下および高温測定の技術的困難と安全対策のため計画を手直した。
(1)溶融金属ー水系の熱的相互作用関連では、前年度の溶融錫での研究を進めて、溶融アルミニウムで実験を行った。実験方法は、前年度と同様の内径31mmの衝撃波型試験部を用いて、高さ約1mの水柱を膜破断により700ー800℃の溶融アルミニウムプ-ル上へ落下させ、発生圧力と熱から水柱の運動へのエネルギ-転換率を測定した。更に、微粒化の影響を調べるため、直径1、2、5mmのアルミナ粒子を用いて実験した。結果の概要は次の通りである。(a)溶融錫、溶融アルミニウム、アルミナ粒子のいずれの場合も、発生する力学的エネルギ-は、圧力波のピ-ク値との相関性は弱く、圧力波の時間積分、即ち、インパルスとほぼ正比例する。(b)溶融アルミニウムの方が溶融錫よりエネルギ-転換率が低くなる場合が多いが、アルミニウムの固化が影響しているものと推測される。(c)アルミナ粒子では、粒子径が小さくなるほど相互作用が激しくなり、同じ量の粒子の全表面積に比例して転換率が増加する。しかし、粒子ベッドが深くなると、小粒径では水が浸透せず、相互作用が表面に限定され、転換率がかえって下がる。
(2)液体金属冷却材の熱的相互作用
冷却材はカリウム及び/叉はナトリウムを用いるが、高温金属は溶融金属の他、ジルカロイやタンタル球での膜沸騰実験も含めて再検討中であり、高温測定とアルカリ金属取扱い上の安全対策のため、慎重を期して、実施は平成4年度に先送りした。

Research Products

• [Publications] Keiji MIYAZAKI et al.: "Thermal Interaction of Molten Tin Droplet in Water Pool" Journal of Nuclear Science and Technology.
• [Publications] Masaki SAITO et al.: "Experimental Study on Thermal Interaction between Molten Metal and Water" Proc.5th Topical Meeting on Nuclear ReactorThermal Hydraulicd (NURETHー5). (1992)