稠密・高出力密度軽水炉の成立性評価に資する機構論的沸騰二相流解析技術の開発

• 研究課題/領域番号: 20360419
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 原子力学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 大川 富雄 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (20314362)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円); 2010年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2009年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2008年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
• キーワード: 沸騰流 / 気液二相流 / 限界熱流束 / ボイド率 / ドライアウト / 流量振動 / 非線形波動理論 / 気泡挙動 / 強制対流沸騰 / 液膜ドライアウト / サブクール沸騰 / 濡れ性 / 相変化伝熱 / 不安定 / 表面濡れ性

研究概要

稠密・高出力密度軽水炉では、現行軽水炉と比べて流量不安定が生じやすい。このため、流動振動下における限界熱流束状態への移行メカニズムを理論的、数値解析的、実験的に検討し、非線形波動理論に基づく予測の有効性を示した。また、流動安定性および燃料燃焼度の評価で重要となるサブクール沸騰域のボイド率について検討し、スライド気泡による伝熱促進および気泡合体が、ボイド率の決定で支配的な役割を果たすことを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Liquid film behavior in annulartwo-phase flow under flow oscillationconditions (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomio Okawa, Taisuke Goto, YosukeYamagoe
  • 雑誌名: International Journal of Heatand Mass Transfer Vol.53 ページ: 962-971
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photographic study on bubblemotion in subcooled pool boiling (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomio Okawa, Takahiro Harada, YutaKotsusa
  • 雑誌名: Journal ofEngineering for Gas Turbines and Power Vol.132, No.102922
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photographic Study on Bubble Motion in Subcooled Pool Boiling (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomio Okawa, Takahiro Harada, Yuta Kotsusa
  • 雑誌名: Journal of Engineering for Gas Turbines and Power 巻: 132 ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Liquid film behavior in annular two-phase flow under flow oscillation conditions (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomio Okawa, Taisuke Goto, Yosuke Yamagoe
  • 雑誌名: International Journal of Heat and Mass Transfer 53 ページ: 962-971
  • 査読あり
• [学会発表] Bubble behavior in subcooled flowboiling in a vertical rectangular channel (2011)
  • 著者名/発表者名: Rouhollah Ahmadi, Tatsuya Ueno, Tomio Okawa
  • 学会等名: 19th International Conference on NuclearEngineering ICONE19-43556, (震災影響のため開催中止・CD 出版のみ)
  • 発表場所: Makuhari, Chiba, Japan
• [学会発表] Influence of Mass Flux onBubble Interaction During Subcooled FlowBoiling (2010)
  • 著者名/発表者名: Rouhollah Ahmadi, Yosuke Yamagoe, Tomio Okawa
  • 学会等名: 7th Japan-Korea Symposium onNuclear Thermal Hydraulics and Safety
  • 発表場所: Chuncheon, Korea
  • 年月日: 2010-11-15
• [学会発表] Influence of Mass Flux on Bubble Interaction during Upward Subcooled Flow Boiling (2010)
  • 著者名/発表者名: Rouhollah Ahmadi, Tatsuya Ueno, Tomio Okawa
  • 学会等名: 7th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety
  • 発表場所: 韓国(春川)
  • 年月日: 2010-11-15
• [学会発表] 強制対流サブクール沸騰中におけるボイド率発展機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大川富雄、ルハラ・アハマディ
  • 学会等名: 日本原子力学会秋の大会 K25
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] 強制対流サブクール沸騰中におけるボイド率発展機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大川富雄、ルハラ・アハマディ, 上野達也
  • 学会等名: 日本原子力学会秋の大会
  • 発表場所: 日本(札幌)
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] 強制対流サブクール沸騰中のボイド率発展に関する一考察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大川富雄、山越洋祐、ルハラ・アハマディ
  • 学会等名: 日本機械学会2010年度年次大会 S0802-2-2
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] 強制対流サブクール沸騰中のボイド率発展に関する一考察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大川富雄、山越洋祐、ルハラ・アーハマアイ
  • 学会等名: 日本機械学会2010年度年次大会
  • 発表場所: 日本(名古屋)
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] 流量振動下における液膜ドライアウト予測モデルの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大川富雄、村上寿浩
  • 学会等名: 日本混相流学会年会講演会
  • 発表場所: 静岡大学
  • 年月日: 2010-07-19
• [学会発表] Bubble coalescence effect on axial development of void fraction in subcooled flow boiling (2010)
  • 著者名/発表者名: Rouhollah Ahmadi, Yosuke Yamagoe, Tomio Okawa
  • 学会等名: 日本混相流学会年会講演会2010
  • 発表場所: 日本(浜松)
  • 年月日: 2010-07-19
• [学会発表] 流量振動下における液膜ドライアウト予測モデルの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大川富雄、村上寿浩
  • 学会等名: 日本混相流学会年会講演会2010
  • 発表場所: 日本(浜松)
  • 年月日: 2010-07-19
• [学会発表] Experimental studies on pool boilingcharacteristics of titanium dioxide-waternano-fluids (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomio Okawa, Takahito Kamiya
  • 学会等名: 18th International Conferenceon Nuclear Engineering ICONE18-30157
  • 発表場所: Xian, China
  • 年月日: 2010-05-18
• [学会発表] EXPERIMENTAL STUDIES ON POOL BOILING CHARACTERISTICS OF TITANIUM DIOXIDE-WATER NANO-FLUIDS (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomio Okawa, Takahito Kamiya
  • 学会等名: 18th International Conference on Nuclear Engineering
  • 発表場所: 中国(西安)
  • 年月日: 2010-05-18
• [学会発表] A simple model for the dryout heatflux under oscillatory flow conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: Tomio Okawa, Toshihiro Murakami, Isao Kataoka
  • 学会等名: 5th European-Japanese Two-Phase flow GroupMeeting
  • 発表場所: Spoleto, Italy
  • 年月日: 2009-09-22
• [学会発表] A SIMPLE MODEL FOR THE DRYOUT HEAT FLUX UNDER OSCILL ATORY FLOW CONDITIONS (2009)
  • 著者名/発表者名: Tomio Okawa
  • 学会等名: 5th European-Japanese Two-Phase Flow Group Meeting
  • 発表場所: イタリア、スポレート
  • 年月日: 2009-09-22
• [学会発表] ナノフルイドによる伝熱面改質時間に関する実験的検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大川富雄、神谷崇仁
  • 学会等名: 日本原子力学会秋の大会 C01
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] ナノフルイドによる伝熱面改質時間に関する実験的検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大川富雄
  • 学会等名: 日本原子力学会秋の大会
  • 発表場所: 宮城県仙台市
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] 非線形波動理論に基づく流量振動下ドライアウト熱流束評価法の提案 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大川富雄
  • 学会等名: 日本混相流学会年会講演会
  • 発表場所: 熊本県熊本市
  • 年月日: 2009-08-09
• [学会発表] 非線形波動理論に基づく流量振動下ドライアウト熱流束評価法の提案 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大川富雄
  • 学会等名: 混相流学会年会講演会 C334
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-08-07
• [学会発表] Variation of critical heat flux byflow oscillation in a small vertical channel (2009)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Murakami, Rei Takei, Tomio Okawa
  • 学会等名: 17th International Conference on NuclearEngineering ICONE17-75147
  • 発表場所: Brussels, Belgium
  • 年月日: 2009-07-14
• [学会発表] Experimental study on liquid filmdryout under oscillatory flow conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Yamagoe, Taisuke Goto, Tomio Okawa
  • 学会等名: 17th International Conference on NuclearEngineering ICONE17-75400
  • 発表場所: Brussels, Belgium
  • 年月日: 2009-07-14
• [学会発表] VARIATION OF CRITICAL HEAT FLUX BY FLOW OSCILLATION IN A SMALL VERTICAL CHANNEL (2009)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Murakami
  • 学会等名: 17th International Conference on Nuclear Engineering
  • 発表場所: ベルギー、ブリュッセル
  • 年月日: 2009-07-14
• [学会発表] EXPERIMENTAL STUDY ON LIQUID FILM DRYOUT UNDER OSCIL LATORY FLOW CONDITIONS (2009)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Yamagoe
  • 学会等名: 17th International Conference on Nuclear Engineerine
  • 発表場所: ベルギー、ブリュッセル
  • 年月日: 2009-07-14
• [学会発表] Photographic study on bubblemotion in subcooled pool boiling (2009)
  • 著者名/発表者名: Tomio Okawa, Takahiro Harada, Yuta Koutsusa
  • 学会等名: 17thInternational Conference on NuclearEngineering ICONE17-75387
  • 発表場所: Brussels, Belgium
  • 年月日: 2009-07-13
• [学会発表] PHOTOGRAPHIC STUDY ON BUBBLE MOTION IN SUBCOOLED POOL BOILING (2009)
  • 著者名/発表者名: Tomio Okawa
  • 学会等名: 17th International Conference on Nuclear Engineering
  • 発表場所: ベルギー、ブリュッセル
  • 年月日: 2009-07-13
• [学会発表] 流動振動下におけるドライアウト熱流束の実験計測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 竹井 怜
  • 学会等名: 日本原子力学会春の年会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2009-03-25