高転換型炉における沸騰二相流とバーンアウト現象に関する研究

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62460231
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 井上 晃 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (20016851)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 有富 正憲 東京工業大学, 原子炉研究所, 助教授 (60101002)
• Keywords: 高転換炉 / 稠密格子炉心 / 管群内二相流 / 限界熱流束 / 沸騰二相流 / 摩擦損失倍率 / サブクール沸騰 / ワイヤースペーサー

Research Abstract

高転換型軽水炉は、転換比が0.9〜1.0となることが予想され、ウラン資源の有効利用の観点から次世代炉として期待されている。しかしながら、この原子炉の課題の一つは、軽水/燃料の体積比が、現軽水炉の1/3〜1/4に低下する稠密炉心における定常及び事故時に十分な流動と除熱が得られるかにある。本研究では、昨年度、ワイヤースペーサーを有した単一内管加熱の狭い環状流路における定常条件下の沸騰伝熱現象、限界熱流束および二相流特性等を調べた。本年度は稠密炉心を模擬したワイヤースペーサー付き7本の加熱棒からなる燃料集合体について、同様の実験を行い次の成果を得た。
1)核沸騰熱伝達について、単一円管流路における沸騰熱伝達率より大きな値が得られた。これは、流路が狭いことによる沸騰による流動の促進とワイヤースペーサーによる乱れとクロス流の影響と考えられる。2)限界熱流束は、昨年度研究の単一加熱管の場合には、従来の限界熱流束の関係式にくらべて、2割程度低下する結果が得られたが、7本加熱管の本実験では、従来の限界熱流束とほぼ同じ結果が得られた。これは、管群にすることによるクロス流のためドライアウトしにくくなるためと考えられた。この結果は、稠密格子炉心が、限界熱流束についてはこれまでの炉心と遜色がないことを示している。3)沸騰二相流の圧損は、サブクール沸騰領域のボイド率の効果が大きく影響する。ここでは、サブクール領域の新しいボイドモデルを検討するとともにワイヤースペーサを有する多群管沸騰流炉の摩擦損失倍率について、新しい実験式を求めた。そして、これらを用いた沸騰二相流の全圧力損失について、ドリフトフラックスモデルを適用して圧力損失の解析を行い、種々の条件の実験結果と比較的よく一致する結果を得た。

Research Products

• [Publications] 井上晃,有富正憲,高橋実,神保雅一: 日本原子力学会昭和63年年会要旨集. 第1分冊. 223- (1988)
• [Publications] Akira Inoue;Masanori Aritomi;Masakazu Jinbo: Proc. Third Int. Topical Meeting Nuclear Power Plant Thermal Hydraulics ＆ Operations(NUPTHO-3). 1. A2-77-A2-84 (1988)
• [Publications] 生方恵一郎,井上晃,有富正憲,高橋実: 第26回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (1989)