2007 Fiscal Year Annual Research Report
溶融金属中に分散した水滴の直接接触沸騰熱伝達に関する研究
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17560751
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
三島 嘉一郎 Kyoto University, 原子炉実験所, 教授 (60027472)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
沈 秀中 京都大学, 原子炉実験所, 助教 (20362410)
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| Keywords | 中性子ラジオグラフィ / 沸騰伝熱 / 液液界面 / 液体金属 / 高速増殖炉 / 直接接触熱伝達 / 混相流 / 可視化 |
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| Research Abstract |
次世代の核エネルギー源で発生する高密度の熱流を効率よく利用するためには、除熱能力に優れた液体金属冷却技術の開発が重要である。本研究では液体金属冷却式高速増殖炉における直接接触式蒸気発生器の開発を目的として、溶融金属中に分散した水滴の直接接触沸騰挙動を調べた。実験には、中性子ラジオグラフィ高速度撮像法を用い、溶融金属内を上昇する液滴の蒸発現象を可視化した。
過去に同様の体系について行われた実験では、ノズル内における沸騰による影響が排除できないため、液液界面における沸騰熱伝達率を正確に計測することが困難であった。本研究では、ノズル内における沸騰による影響を排除するために液体金属層の上部を加熱、下部を冷却し、安定な密度成層を形成して実験を行った。その結果、水噴射ノズルを設置した液体金属層底部では液体金属の過熱度は低く、ノズル内での沸騰を抑制することがかのうであった。また、水と蒸気からなる二相気泡の成長の様子を詳細に観察し、二相気泡の溶融金属層内における上昇速度、および溶融金属一水の液液界面における熱伝達率を計測することができた。測定結果は、既存の理論式および経験式と比較し、上昇速度に関しては、理論値よりもやや遅い速度を示すことがわかった。これは、急激な蒸発に伴い浮力が増加するために、気泡の上昇速度が終端速度に達していないためである。
したがって、平成19年度はこれまでに得られた沸騰気泡の上昇速度の非定常効果を考慮した解析を行い、既存の理論式との比較を行うとともに、気泡上昇速度が界面熱伝達率、気泡形状に与える影響を考察した。
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