蒸気爆発の発生環境

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05246106
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 藤井 直之 名古屋大学, 理学部, 教授 (60011631)
• 研究分担者: 山元 孝広 工業技術院, 地質調査所, 主任研究員 ; 佐藤 博明 神戸大学, 理学部, 教授 (60019495) ; 近藤 駿介 東京大学, 工学部, 教授 (90011098) ; 高山 和喜 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40006193)
• キーワード: マグマ水蒸気爆発 / 大規模爆発へのスケーリング則 / 縦型衝撃波音による実験 / 火山と原子炉環境における蒸気爆発の比較 / 阿蘇中岳の爆風伝播計測クレーター形成エネルギー

研究概要

本研究斑の狙いは、火山環境や原子炉環境における蒸気爆発の巨視的な発生環境の条件を追求することである。前年度までの研究成果をもとに、過去に生じた事例や実験室的規模から大規模爆発へのスケーリング則を確立するため、以下のような研究が進行している。
(1)火山噴火に伴う爆風の伝播計測系の確立:阿蘇中岳の火口近傍に昨年度から展開している衝撃圧の計測系による観測を継続している。また典型的な蒸気爆発の記録を捕えていないが、三次元構造格子を用いた衝撃波伝播の数値シミュレーション法を開発し、過去のデータと比較するなどして実証していく準備が完了した。
(2)火山性爆発の記録収集・モデル化:歴史時代を含めた過去のマグマ-水蒸気爆発を検討する一環として、隕石衝突によるクレーターとマグマ水蒸気爆発によるクレーター形成エネルギーとの比較を行い、類似・相違点が整理されてマグマ噴火とも区別の出来ることが判明した。
(3)縦型衝撃波管や実験的にシミュレートした系を用いて、衝撃波と気泡の相互作用に着目した定量的光学計測システムの開発を行ない、また、測定系の校正やシミュレーション実験による巨視的爆発条件の定量的な検討を行っている。
(4)原子炉苛酷事故の発生環境解析:与えられた初期条件、境界条件のもとで起きる蒸気爆発での機械的エネルギー放出の確率を解析すること、またそれによる構造物の応答を明確にすることが可能となった。すなわち、与えられた事故条件下での溶融炉心の挙動とその感度解析、トリガーやエスカレーションの観点から発生条件や多次元伝播モデルにおける構成方程式の探索などを行った。
そして、マグマ-水系・原子炉溶融燃料一冷却材相互作用・液化ガス-水系の蒸気爆発の発生から発生後の過程を比較検討し、爆発発生の機構や相互の類似点・相違点を明確にしたモデルを検討した。

研究成果

• [文献書誌] Fujii,N.: "Various Styles of Intense Multiphase Interactions viewed from Volcanic Explosions" Proc.International Seminar on The Intense Multiphase Interactions. 1-7 (1995)
• [文献書誌] Saito,T.: "Numerical simulations of blast wave propagation induced by eruptoin of Mt.Unzen" Proc.of 19th International Symposium on Shock Waves,Marseille. 19. 385-390 (1995)
• [文献書誌] Kondo,S.: "Lesson Learned for PSA from the SGTR Incident at Mihara,Unit 2,in 1991." Reliability Engineering and System Safety.45. 1-2 (1994)
• [文献書誌] Nakada,S.: "Endogenous growth of dacite dome at Unzen volcano (Japan) ,1993-1994." Geology. 23. 157-160 (1995)
• [文献書誌] Sato,H.: "Textural difference between pahoehose and aa lavas of Izu-Oshima volcano,Japan an experimental stuby on population density of plagioclase." Jour.Volcanol.Geothermal Res.66. 101-113 (1995)
• [文献書誌] 山元孝広: "沼沢火山における火砕流噴火の多様性 沼沢湖および水沼火砕堆積物の層序" 火山. 40. 67-81 (1995)