蒸気爆発現象の評価法

• 研究課題/領域番号: 05246101
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 成合 英樹 筑波大学, 構造工学系, 教授 (70134210)
• 研究分担者: 宮崎 慶次 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40029202) ; 谷口 宏充 大阪府科学教育センター, 主任研究員 (70125251) ; 小木曽 千秋 帝京大学, 理工学部, 教授 (00017964) ; 大橋 弘忠 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (80185355) ; 小林 康徳 宇宙科学研究所, 次世代探査機研究センター, 教授 (10132995)
• 研究期間 (年度): 1993 – 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• 配分額: 98,700千円 (直接経費: 98,700千円); 1996年度: 20,000千円 (直接経費: 20,000千円); 1995年度: 21,300千円 (直接経費: 21,300千円); 1994年度: 25,000千円 (直接経費: 25,000千円); 1993年度: 32,400千円 (直接経費: 32,400千円)
• キーワード: 蒸気爆発 / モデリング / シミュレーション / トリガリング / 衝撃波 / マグマ水蒸気 / エネルギー転換率 / 爆風 / 蒸発爆発 / マグマ水蒸気爆発 / 粗混合過程 / 多相多次元熱流動コード / ベースサージ

研究概要

蒸気爆発現象のモデル化とシミュレーション解析を通し、蒸気爆発時に発生する機械的又は爆発的エネルギーの定量的評価を行うことを目的に最終4年度の研究をすすめた。成合は蒸気爆発の物理モデルの作成とシミュレーション解析の一環として自発トリガリング機構の研究を進めてきたが、火山爆発等へも拡大すると共に、高温溶融物が容器底部で蒸気爆発を生じるベーストリガー蒸気爆発についての検討を行った。小林は強制トリガリングの実験的研究として衝撃波管に水中への溶融すず落下試験部を取り付けて自発的蒸気爆発の発生しない条件での圧力波トリガー実験を行っているが、衝撃波エネルギーと水中圧力波の関係や圧力波と溶融すずとの干渉につきシュリーレン写真で観察を行った。大橋は蒸気爆発現象シミュレーションコード開発を進めているが、粗混合過程と伝播・膨張過程についての物理モデルの開発と数値処理法の改良を進めて有効性確認を行い、妥当な結果が得られることを示した。小木曽は安全制御の研究として蒸気爆発に及ぼす主要パラメータと実験データとの関連を調べているが、アルミニウムと水との接触実験により化学反応の効果を調べ、合金製造プロセスにおける蒸気爆発発生防止法を検討した。谷口はマグマ水蒸気爆発の爆風評価と爆発現象のモデリングを行っているが爆風評価方法確立のためダイナマイトを用いた野外爆発実験を行い、クレータ直径や深さなどと爆発エネルギー量との関係を示した。宮崎はエネルギー転換率の実験的研究として各パラメータの効果を調べているが、界面活性剤や硝酸添加の影響などを調べ原子炉のアクシデントマネージメントの観点からの評価を行った。

研究成果

• [文献書誌] K.Matsumura & H.Nanai: "Self-Trigering Mechonism of Vapur Explosions for the Large-Scale Experiments Involving Fuel Simulent Melt" J.of Nuclenr Science and Technology. vol34.No.3. (1997)
• [文献書誌] K.Matsumura & H.Nariai: "Self-Triggering Mechanism of Vapur Explosivns for a Molten Tin and Water System" J.of Nuclear Science and Technology. vol.33,NO.4. 298-306 (1996)
• [文献書誌] H.Taniguchi & H.Sato: "Relationship between Crater Diameter and Ejecta Volume for recent magnatic and Plireatomaaymatic Eruptions:Laplications for Explosion Energy" Geo Phys.Res.Lett.,. vol24. 205-208 (1997)
• [文献書誌] 谷口 宏充: "高温流紋岩質溶岩水接触型マグマ水蒸気爆発のメカニズム" 地質学論集. 46. 149-162 (1996)
• [文献書誌] 谷口 宏充 他: "火砕流温度と火山災害" 伝熱研究. 35. 11-20 (1996)
• [文献書誌] K. Matsumura & H. Nariai: "Self-Triggering Mechanism of Vapor Explosions for a Molten Tin and Water system" J. of Nuclear Science and Technology. (印刷中). (1996)
• [文献書誌] K. Matsumura & H. Nariai: "The Occurence Condition of Spontaneous Vapor Explosions" Proc. 4th ASME-JSME Joint Int. Conf.on Nucl. Engng. (印刷中). (1996)
• [文献書誌] H. Ohashi T. Takano et al.: "Simulation of Coarse Mixing of the Vapor Explosion" Computer Assisted Mechanics and Engineering Sca.2. 79-86 (1995)
• [文献書誌] H.Ohashi,Y.Chen & M.Akiyama: "Simulation of Shock-Induced Interaction Using a Lattice Boltzmon Model" Nuclear Eugineering and Desisn. 155. 67-71 (1995)
• [文献書誌] Y. Yang, H. Ohashi & M. Akiyama: "A. Two-Dimensional Numerical Simulation of the Tiragmentation Propagation in the Vapor Explosior" Proc. 3rd JSME/ASME Joint Lnt. Conf. on Nucl. Engns. 565-570 (1995)
• [文献書誌] K.Matsumura,M.Sakurai,H.Nariai: "Effect of Ethanol Addition of the Self-Triggering of Tin-water Stecum Explosion" Proc.4th ASME/ISME Thermal Enginearing Joint Conf.(印刷中). (1995)
• [文献書誌] H.Ohashi,Y.Yorg,M.Akiyama,T.Mori: "Simulation of the Coarse Mixing Process of the Vapor Explosion" J.CAMES. (印刷中). (1995)
• [文献書誌] 谷口宏充他: "火山性爆発風の数値シミュレーション-雲仙普賢岳1991年6月8日の爆発" 火山. 39. 257-266 (1994)
• [文献書誌] Y.Chen,H.Ohashi,M.Akiyama: "A Computational Method to Eliminate the Spurious Term in CA Fluid Pressure" Computational Mechanics. 13. 393-401 (1994)
• [文献書誌] K.Matsumura,H.Nariai: "Thermal Interaction Zone of Vapor Explosion with Tin-Water Drop Experiment" Proc.4th Int.Topical Meeting on Nuclear Thermal Hydraulics,Operations,& Safety. (1994)
• [文献書誌] H.Taniguchi,K.Suzuki-Kamata: "Direct Measurement of Over Pressure of a Blast on the June 1991 Eruption at Unzen Volcano,Japan" Geophys.Res.Lett.20. 89-92 (1993)