2023 Fiscal Year Annual Research Report
Study on flow characteristics and interfacial transport mechanism in gas-liquid two-phase flow between fuel plates in research reactor
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21K04941
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
沈 秀中 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (20362410)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 試験研究炉 / 燃料板間流路 / 気液二相流 / 流動特性測定 / ボイド率 / 界面積濃度 / 流動様式遷移 / 界面積濃度輸送方程式 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
試験研究炉最適安全評価コードの物理モデルを構築・検証する目的を実現するために、令和5年度は以下の実験研究とモデル開発を実施した。（１）試験研究炉燃料要素を模擬する狭隘円弧状流路試験部（隙間G3mm×高さH1m×幅L100mm×円弧半径R13.9cm）1体及び気相と液相を均一に導入可能な気液混合器１体を製作・設置した。（２）4本光ファイバーで構成する４センサー・プローブを利用した広範囲の空気ー水気液二相流の計測実験を実施し、気泡をそのサイズにより一群小気泡群と二群大気泡群に分類し、それぞれ気泡群のボイド率、界面積濃度、気泡径、気泡速度のデータベースを構築した。（３）差圧計測系統による広範囲の空気ー水気液二相流の局所圧力損失の計測を行い、流れ方向の平均ボイド率と摩擦圧力損失のデータベースを構築した。（４）既存の気液二相流用摩擦圧力損失相関式の適用性の検証及び改良を行った。（５）高速カメラを利用した広範囲の空気ー水気液二相流の流動様式の観察実験を実施し、取得した流動様式データの分析によって狭隘円弧状流路試験部内気液二相流の流動様式特性の解明と流動様式遷移モデルの開発を検討した。（６）既存の狭隘流路用二群気泡の界面積濃度輸送方程式とこれらの方程式を完結させるための界面生成項(Source)と界面消滅項(sink)のモデルを収集・分析し、既存のモデルの問題点を明らかにした。（７）狭隘円弧状流路による気泡形状の制限特徴を考慮した二群気泡の界面積濃度輸送方程式を導出し、界面生成項と消滅項の改良を合理的に提案した。（８）本年度の研究成果の一部は学術会議で発表したが、残る部分はこれから国際学術ジャーナルへの投稿・発表を予定している。
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