| 研究課題/領域番号 |
14380232
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
原子力学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
岡 芳明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40011225)
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| 研究分担者 |
越塚 誠一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (80186668)
石渡 祐樹 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (10334319)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
14,300千円 (直接経費: 14,300千円)
2004年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2003年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2002年度: 8,000千円 (直接経費: 8,000千円)
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| キーワード | 原子炉 / 熱流動 / 気液二相流 / 数値解析 / 粒子法 / ドライアウト / 沸騰遷移 / 液滴 |
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| 研究概要 |
沸騰水型軽水冷却炉では、炉心上部において環状噴霧流になり、そこでのドライアウトが熱的制約条件となる。そして、ドライアウトを精度良く解析できることが設計および安全のために重要である。これまで研究代表者らが開発してきたMPS (Moving Particle Semi-implicit)法は、格子を必要としない数値解析法であり、液滴の分裂や合体を容易に解析することができる。本研究では、MPS法を用いてドライアウトの直接シミュレーションを試みた。
ドライアウト現象は、液滴が燃料棒表面の液膜に吸収されるデポジション過程と、液膜から液滴がはがれるエントレインメント過程によって決定される。まず、デポジッション過程における単一液滴の挙動をMPS法で計算した。液滴の径が小さいあるいは衝突速度が遅い場合は、液滴は液膜に吸収される。一方、径が大きいあるいは衝突速度が速い場合は、液滴の衝突によって液膜が乱れ、別の液滴が新たに生成されることがわかった。沸騰水型軽水炉条件でもこの再生成(リエントレインメント)は無視できないことがわかった。
また、有限体積法と粒子法(MPS法)とを組み合わせた粒子-格子ハイブリッド法を開発し、これによって、効率的に気液二相流の解析をおこなうことができるようになった。さらに、この手法に低レイノルズ数型k-ε乱流モデルを組み込んだ。沸騰水型軽水炉の燃料棒液膜の流動のシミュレーションと、液膜表面の不安定性の成長の計算をおこなった。
本研究により、沸騰水型軽水炉条件におけるドライアウト現象の基礎過程を解析できる手法が開発されるとともに、リエントレインメントに関する新たな知見を得ることができた。
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