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流れ加速型腐食によるプラント配管減肉の安全管理技術の高度化

研究課題

研究課題/領域番号 18K04632
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分25020:安全工学関連
研究機関信州大学 (2020)
新潟大学 (2018-2019)

研究代表者

藤沢 延行  信州大学, 工学部, 特任教授 (20165369)

研究分担者 山縣 貴幸  新潟大学, 自然科学系, 助教 (50554284)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード配管減肉 / 流れ加速型腐食 / はく離流れ / 臨界レイノルズ数 / 表面流れ / 定量可視化 / 物質移動係数 / 超臨界レイノルズ数 / 表面流れの定量可視化 / 数値解析 / 減肉予測 / レイノルズ数 / 安全管理
研究成果の概要

原子力/火力プラント配管の安全管理上重要な課題として、流れ加速型腐食による配管減肉の現象解明とその予測技術の高度化がある。本研究では、広範囲のレイノルズ数における90°エルボの配管減肉の発生メカニズムを明らかにするため、種々のレイノルズ数と曲率の条件下においてエルボ内部ならびに下流側の物質移動係数と速度場の計測を行い、さらに、表面流れの可視化と定量計測を行うことで、物質移動係数と表面流れの相関関係を明らかにした。併せて、波状粗さによる物質移動係数の増大メカニズムを実験と数値解析の両面から検討することで、配管減肉の予測技術に関する新たな知見を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

原子力/火力プラント配管の減肉はプラントの安全管理上重要な課題であり、減肉のメカニズム解明と予測法の確立はその運転上必要不可欠な技術である。本研究では、エルボにおける配管減肉を物質移動係数と表面流れの関係を実験的に評価し、それらの相関関係を初めて明らかにした。さらに、波状粗さの影響を実験と数値解析の両面から考察することで、配管減肉の予測法の基礎を確立した。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] McMaster University(カナダ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] McMaster University(カナダ)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Comparative study of mass transfer distributions and oil-flow visualizations with image analysis on long and short 90° elbows2021

    • 著者名/発表者名
      Fujisawa Nobuyuki、Takizawa Tomohiro、Yamagata Takayuki
    • 雑誌名

      Experimental Thermal and Fluid Science

      巻: 123 ページ: 110332-110332

    • DOI

      10.1016/j.expthermflusci.2020.110332

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mass transfer behavior on sinusoidal wavy walls at different Reynolds numbers2020

    • 著者名/発表者名
      Fujisawa Nobuyuki、Yamagata Takayuki、Nagasaki Takuma
    • 雑誌名

      International Communications in Heat and Mass Transfer

      巻: 110 ページ: 104383-104383

    • DOI

      10.1016/j.icheatmasstransfer.2019.104383

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental and Numerical Investigation of Swirling Flow on Triple Elbow Pipe Layout2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Hideharu、Shwin San、Hamdani Ari、Fujisawa Nobuyuki、Kikura Hiroshige
    • 雑誌名

      Journal of Flow Control, Measurement & Visualization

      巻: 08 号: 02 ページ: 45-62

    • DOI

      10.4236/jfcmv.2020.82003

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Unsteady turbulence structure in and downstream of a short elbow at post-critical Reynolds numbers2020

    • 著者名/発表者名
      Ikarashi Yuya、Yamagata Takayuki、Yamagishi Fuminori、Fujisawa Nobuyuki
    • 雑誌名

      Nuclear Engineering and Design

      巻: 364 ページ: 110649-110649

    • DOI

      10.1016/j.nucengdes.2020.110649

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental study on boiling instability and occurrence of cavitation in a two-phase square pipe subjected to natural convection2020

    • 著者名/発表者名
      Holmes A.、Ewing D.、Ching C. Y.、Fujisawa N.
    • 雑誌名

      Heat and Mass Transfer

      巻: 56 号: 10 ページ: 2975-2982

    • DOI

      10.1007/s00231-020-02889-8

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Experimental and numerical studies of flow field and mass transfer phenomena on sinusoidal wavy walls2020

    • 著者名/発表者名
      Yamagata Takayuki、Fujisawa Nobuyuki
    • 雑誌名

      Heat and Mass Transfer

      巻: 57 号: 4 ページ: 715-722

    • DOI

      10.1007/s00231-020-02975-x

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mass transfer measurements and flow separation behavior in a 90°short elbow2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Ikarashi, N. Fujisawa
    • 雑誌名

      Int. J. Heat Mass Transfer.

      巻: 136 ページ: 1106-1114

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.03.076

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of elbow curvature on flow and turbulence structure through a 90° elbow2018

    • 著者名/発表者名
      Ikarashi Yuya、Uno Taku、Yamagata Takayuki、Fujisawa Nobuyuki
    • 雑誌名

      Nuclear Engineering and Design

      巻: 339 ページ: 181-193

    • DOI

      10.1016/j.nucengdes.2018.09.011

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] エルボ内および下流の非定常流特性に及ぼす曲率半径の影響2020

    • 著者名/発表者名
      山岸史典、山縣貴幸、藤澤延行
    • 学会等名
      日本機械学会山梨地方講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] “熱流体の可視化と計測”; レビュー2020

    • 著者名/発表者名
      藤澤延行
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 気泡軌跡の可視化によるエルボ・オリフィスを通過す る旋回流挙動の観察2020

    • 著者名/発表者名
      阿部晃大,藤澤延行、藤澤延行
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 半径比の異なるエルボの物質移動係数分布の計測と表面流れの可視化2020

    • 著者名/発表者名
      瀧澤友宏、山縣貴幸、藤澤延行、稲田文夫
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Mass Transfer Measurements and Flow Separation Characteristics of 90°Short Elbow2019

    • 著者名/発表者名
      N. Fujisawa, Y. Ikarashi
    • 学会等名
      27th Canadian Congress of Applied Mechanics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 定量油膜法を用いたエルボ内側のはく離挙動の評価2018

    • 著者名/発表者名
      卯野拓,五十嵐裕也,山縣 貴幸,藤澤延行,稲田文夫
    • 学会等名
      日本機械学会, 北陸信越支部 第56期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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