2015 Fiscal Year Research-status Report
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15K05845
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
小澤 守 関西大学, 社会安全学部, 教授 (60112009)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | リフラッディング / 膜沸騰 / 遷移沸騰 / 核沸騰 / 集中定数系モデル / 冷却曲線 / クエンチ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は原子炉などの非常用炉心冷却時のリフラッディングに関する基本的知見と全体を容易に把握するためのモデリングを行うことを目的として行うもので，具体的な実験としては600℃～800℃の高温に熱せられた垂直管に一定流量の冷却水を急速に供給し，その冷却特性を明らかにする．本年度には水供給系，テストセクション，気水分離器からなる実験装置を構成し，テストセクションとして内径10mm，外径12, 14, 16, 18mmの寸法を有するSUS304管を用い，管外壁に温度計測用の熱電対を設置した．同時に石英ガラス管を用い，電気炉によって同適度の温度まで加熱し，急冷実験を行い，内部の流動状況の観察を行った．
本実験範囲ではいずれの場合にもまず逆環状流が形成され，その下流側では蒸気流束の増大とともに液コアが崩壊して大きな粒径の液滴流，一方，上流側では膜沸騰から遷移沸騰，そして核沸騰への遷移が観察された．用いたSUS304管ではいずれもビオー数が小さく，管壁の熱容量として集中定数系近似が可能であることから，集中定数系モデルによって冷却特性を表すモデルを作成した．さらにこのような急冷問題では，冷却特性は膜沸騰状態によって律速されることから，最少熱負荷点温度を算出すること，核沸騰時，膜沸騰時の熱伝達率を算出することを目的として，冷却曲線（温度ー時間）から沸騰曲線を求めた．最少熱負荷点はおおよそ350℃近辺にあり，核沸騰時，遷移沸騰から膜沸騰にかけての平均的な熱伝達率を用いることにより，冷却の時定数，冷却曲線をうまくまとめることができた．
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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
実験において大きな問題は発生せず，また実験計画が適切であったため，予定していた項目はおおよそ終了した．研究の過程で新たなテーマも明らかになったので，28年度以降に行う予定である．またテストセクションを2本低劣に配置した場合には流動振動が発生することが予想され，その現象を解明すべく，現在，準備中である．
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| Strategy for Future Research Activity |
並列管配置において，同様な急冷実験を行う．これによって熱容量などが大きい場合には流れの振動によって冷却特性が悪化することが実証でき，また脈動発生予測のためのモデリングを行う．テストセクションを極端に短くし，燃料デブリの単純化モデルを作成して，水の通過可能なパスの存在によって冷却特性がどの程度変化するのかを調べる．
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| Causes of Carryover |
購入物品の積算金額が，消費税などの関係で，予定していた金額とごくわずかではあるがかい離が生じたためである．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度の予定金額と合算して研究費として使用する．
28年度の用途はすべて消耗品であり，熱電対（300,000円)，ガラス器具(200,000円)，配管部品(300,000円)，電気部品(100,002円)の予定．
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