| 研究課題/領域番号 |
21K04941
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分31010:原子力工学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
沈 秀中 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (20362410)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 研究炉 / 熱流動 / 狭隘流路 / 気液二相流 / 界面積濃度輸送方程式 / ドリフトフラックスモデル / 気液二相流計測 / データベース構築 / 試験研究炉 / 燃料板間流路 / 流動特性測定 / ボイド率 / 界面積濃度 / 流動様式遷移 / 界面輸送モデリング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
試験研究炉の過渡変化・事故の予測と安全評価の精度を向上するため、本研究は、試験研究炉炉心燃料要素を模擬した３種類の垂直狭隘円弧状流路内複雑な気液二相流の流動特性を先進４センサ・プローブを用いた局所計測を行い、気液二相流のボイド率、界面積濃度、気泡速度及び気泡径などの局所流動パラメータのデータベースを構築し、狭隘円弧状流路内気液二相流の複雑な相間相互作用と界面輸送機構を解明した上で気液二相流流動特性の高精度予測を可能とする流動様式遷移モデル、ドリフトフラックスモデルと界面積濃度輸送方程式を開発する。また圧力損失等の設計パラメータに関する既存の相関式の適用性を評価し、問題があれば改良を行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、研究炉燃料要素の模擬矩形状と円弧状狭隘流路内複雑な気液二相流に対して、先進フォーセンサー・プローブ法と高速度カメラを併用した画像処理法等を用いて局所計測を行い、流動様式及び二群気泡のボイド率・界面積濃度・気泡径等の流動特性データベースを構築した。取得したボイド率実験データと既存他の研究者の実験データを利用し、全流動範囲に適用できる新ドリフトフラックス相関式を開発・検証した。更に、取得した界面積濃度実験データを利用して、Sun et al.(2004)が提案した二群気泡界面積濃度輸送方程式と関連の気泡合体・分裂モデルを評価し、研究炉の安全解析・評価コードに適用できることを確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、研究炉燃料要素実寸大の複数の模擬流路を製作し、その中に上昇する気液二相流を研究対象とし、三年間に渡って実験的研究とモデリング研究を行った。構築した高精度実験データベースは研究炉熱流動シミュレーションの質量、運動量、エネルギー保存則を閉じるための構成方程式の高度化とそのシミュレーション結果の妥当性検討（V&V）に重要である。開発した全流動範囲に適用できる新ドリフトフラックス相関式と検証した二群気泡界面積濃度輸送方程式と気泡合体・分裂モデルは、研究炉の安全解析・評価の予測精度向上に貢献できるため、研究炉の効率化及び経済性、安全性と使用済み燃料低減の問題解決に寄与することである。
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