V&V of Interfacial Transport Mechanisms for Advanced Thermal-Hydraulic Analysis

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K17562
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 三輪 修一郎 北海道大学, 工学研究院, 助教 (00705288)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 気液二相流 / 混相流

Outline of Annual Research Achievements

福島第一原発事故以降，既存の原子力発電所や次世代原子炉においては，より高度な安全性及び，正確な炉内事象解析技術の確立が求められている．中でも，既存の軽水炉をはじめ，次世代型軽水炉や小型炉の炉内安全性評価に使用される三次元二相流数値解析や，原子炉安全解析コードの研究開発が盛んに進められている．
本研究提案は，気液界面輸送機構V&Vによる次世代熱流体解析手法高度化に関する研究を目的とし，（１）原子炉実機相当の流れ場と，不均一気泡分布条件下における局所ボイド率及び界面積濃度測定，（２）二相流モデルのV&V検証，（３）新たな界面輸送機構の構築，により実機相当の三次元流れ場における熱流体現象機構を明らかにし，次世代原子炉安全解析への適用が可能な新規界面力モデルを提案するものである．既存の気液二相流モデルV&Vを実施する上で必要不可欠となる局所二相流パラメータの計測を，様々な境界条件にて実施し，妥当性検証を実施するものである．
2017年度の研究実績は（１）計測系の新規製作と（２）二相流ループ設備拡充，の二点である．（１）においては，局所二相流パラメータ計測に必要な導電性プローブ製作を行うための設備を整え，プローブ製作手法を確立した．また，気液界面接触情報を電気信号として出力する電気回路の設計・製作を行うとともに，出力信号を二相流パラメータへ変換するための信号処理プログラムを新規作成した．（２）においては，高圧条件下での二相流循環を行うための実験室インフラを整備し，入口圧力0.6MPa条件での二相流循環を可能とした．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究提案を実施するにあたり必要となるインフラ整備は当該年度で完了した．新規製作した局所プローブによる出力信号を安定化させるため，電気回路の改良を実施中である．また，データベース取得を実施する新規実験装置の設計・製作もおおむね順調に進展している状況である．

Strategy for Future Research Activity

当該年度に整備した計測系ならびに循環系を新規実験体を接続し，2018年度にデータ収集を開始する予定である．系圧力や気泡注入分布等の境界条件を複数設定し，局所計測プローブによる流れ方向，軸報告における二相流パラメータ（ボイド率，界面積濃度，気泡径）変化を計測する．得られたデータベースを基に，既存の二相流モデル検証を実施する計画である．

Causes of Carryover

当該年度に製作加工予定であった新規実験装置の機械加工製作依頼を2018年度に行うこととなったため．