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蒸気爆発のメカニズム及び圧力波発生・エネルギー転換に関する基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 02402058
研究種目

一般研究(A)

配分区分補助金
研究分野 原子力学
研究機関大阪大学

研究代表者

宮崎 慶次  大阪大学, 工学部, 教授 (40029202)

研究分担者 西川 雅弘  大阪大学, 工学部, 教授 (50029287)
井上 正二  大阪大学, 工学部, 教務職員 (10203233)
斉藤 正樹  東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (30215561)
布垣 昌伸  大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (10208275)
研究期間 (年度) 1990 – 1992
研究課題ステータス 完了 (1992年度)
配分額 *注記
19,100千円 (直接経費: 19,100千円)
1992年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
1991年度: 5,000千円 (直接経費: 5,000千円)
1990年度: 11,800千円 (直接経費: 11,800千円)
キーワード蒸気爆発 / 圧力波 / エネルギー転換 / 原子炉安全工学 / 溶融金属 / 熱的相互作用 / 膜沸騰 / 炉心溶融 / エネルギ-転換 / 溶融錫ー水系 / 炉心溶融事故 / 溶融アルミニウム / 自発核生成温度
研究概要

平成3年度の溶融錫-水系及び溶融アルミニウム-水系の実験を継続的に発展させた。また、表面酸化の影響を避けるため金球を用いて、水中での膜沸騰形成と崩壊特性に関する実験を行い、成果を得た。
(1)溶融アルミニウム上への水柱落下時の熱的相互作用
実験方法は、前年度と同様に、内径31mmの衝撃波管試験部を用いて、長さ1mの水柱を膜破断により700〜800℃の溶融アルミニウム・プール上へ落下させ、発生圧力と水柱の運動速度を測定し、エネルギー転換率の評価を行った。破断膜と溶融プールの間の空間を真空とし、落下距離が15cmだと安定な蒸気膜のため激しい熱的相互作用が起こり難く、溶融錫よりもかえって緩やかになる。落下距離を65cm程度にすると、安定な蒸気膜が衝撃により破壊され熱的接触が密になり、800℃及び750℃では激しい相互作用が発生する。しかし、700℃では激しい相互作用は起こり難くくなる。これは接触境界面温度の理論値がアルミニウムの融点660℃を下回り、表面固化が起こり易くなるためと考えられる。その他、錫とアルミニウムについて多くの実験結果を得ているが、爆発現象であるため、データのばらつきが大きく、有為の結論を下すには慎重な検討が必要である。成果は纏めて公表の予定である。
(2)水中の高温金属球の膜沸騰形成及び崩壊(クエンチ)特性
直径31.8mmの純金球及び直径25.4mmの304SS球を250〜700℃に加熱して、膜沸騰形成温度とクエンチ温度を測定した。
(3)当初予定していた液体金属実験は、水実験の結果がばらついて試験回数が増したことと、安全性に対する万全の配慮のため、本科研終了後になるが先送りした。原子炉安全性への適用性としては、本研究でのエネルギー転換率は、希に1%を越すが、殆どの場合1%以下に留まっていることから、高温においても大幅には増加しないと推測される。

報告書

(3件)
  • 1992 実績報告書
  • 1991 実績報告書
  • 1990 実績報告書

研究成果

(5件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (5件)

  • [文献書誌] Keiji MIYAZAKI,et al.: "Pressure Waves and Energy Conversion in Thermal Interaction of Dropping Water Column on Molten Metal Pool" Journal of Nuclear Science and Technology.

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Kenji MIYAZAKI,et al.: "Thermal Interaction of Molten Tin Droplets in Water Pool" Journal of Nuclear Science and Technology.

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Kenji MIYAZAKI,et al.: "Stable Film Boiling of Water around Hot Sphere Metals and Quench Characteristics" Journal of Nuclear Science and Technology.

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Keiji MIYAZAKI et al.: "Thermal Interaction of Molten Tin Droplet in Water Pool" Journal of Nuclear Science and Technology.

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Masaki SAITO et al.: "Experimental Study on Thermal Interaction between Molten Metal and Water" Proc.5th Topical Meeting on Nuclear ReactorThermal Hydraulicd (NURETHー5). (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書

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公開日: 1990-03-31   更新日: 2016-04-21  

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