2016 Fiscal Year Research-status Report
次世代高温ガス炉の安全性に関わる冷却材流量急減に伴う過渡対流熱伝達現象の解明
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15K05829
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
劉 秋生 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (80294263)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福田 勝哉 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (10127417)
柴原 誠 神戸大学, 海事科学研究科, 特命助教 (70628859)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 過渡熱伝達 / 流量急減過程 / 指数関数状減少 / 流量減少時定数 / 強制対流 / ヘリウムガス / 高温ガス炉 / 温度上昇 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代高温ガス炉の安全性に関わる冷却材流量急減に伴う過渡対流熱伝達現象を解明するため，流量が指数関数状に減少する場合の過渡対流熱伝達実験を行い，種々の流量減少時定数の条件下で発熱体温度，熱流束，熱伝達係数の実験データを収集した。時定数，初期流速による熱伝達特性を明らかにした。実験装置は，ガス伝熱試験装置，発熱率制御システム，比例制御弁，データ計測・処理システムから構成されている。試験部はステンレス製の円形流路（内径20mm）で水平円柱発熱体を流路中心部に流れに平行した状態で水平に設置した。試験発熱体は，直径1mm，有効長さが80.4mmの白金線の両端に，同じ直径を持つ銅線を溶接したものである。その銅線の両端に圧着端子をつけ，支持具をかねた銅電極とつなぎ固定した。強制対流実験装置を用い，ヘリウムガスを循環させ，ガス温度及び流速を十分安定させた後に，発熱体に電流を流し，初期発熱率を与えた。定常状態になってから，比例制御バルブにより指数関数状に流量を初期流量から減少させ，それに伴う過渡対流熱伝達実験データを収集した。発熱体の平均温度は，電気抵抗法で計測した。熱流束は，発熱体におけるエネルギーの保存式より求めた。発熱体の表面温度は，計測した平均温度と熱流束を用い，発熱体における非定常熱伝導方程式より求めた。実験データは，系圧力が505 kPa，ガス温度が301 K，流速が4 m/s～10 m/s，流量減少時定数が4.3 s～15.4 sの条件下で収集した。研究結果として，流量の減少に伴い，表面温度が急激に増加することが解った。また，流量減少時定数が短いほど，熱伝達係数の減少速度が速いことが解った。今後，広い範囲での実験データ及び数値解析のデータを収集し，冷却材流量が指数関数状に減少した場合の過渡対流熱伝達現象を解明する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実験データの収集がおおむね順調に進めている。数値解析もおおむね順調に進めている。それらの研究成果をまとめて，雑誌論文及び国際学会の講演論文での発表が計１４編行った。また，２編の論文が平成29年に発表される予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後，平成28年度の研究内容に続き広範囲における実験データの収集と数値解析を行い，流量が直線的に減少及び指数関数状に減少した場合の過渡熱伝達のメカニズムを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
昨年度では，計画していた実験データを収集することができた。また，数値解析も行った。一部の論文出版費が別の経費より賄うことができたこと，また予定していた国際会議の参加も日程の都合で取りやめたことから，研究費の一部が翌年度に繰り越すこととなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
翌年度の研究費と合わせて成果発表のための旅費や実験消耗品などの購入に当てることを計画している。研究計画に特に変更がない。
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