研究課題
鉛ビスマス冷却蒸気リフトポンプ型高速炉は、460℃の鉛ビスマス冷却材に220℃の給水を直接接触させることにより、圧力7MPa、温度296℃の蒸気を発生させ、同時に蒸気の浮力により一次冷却系の鉛ビスマスを循環させる革新型高速炉である。この高速炉の開発上の主要課題のうちで、以下の2点について研究を行った。蒸気リフトポンプの性能評価に必要な基礎データとして、高温の鉛ビスマスと水の直接接触により生ずる沸騰二相流の流動(ボイド率)と熱伝達(温度変動)の試験を行った。温度150℃流量7〜10kg/hの水を温度255〜265℃の鉛ビスマスに注入した場合、40%から95%の高いボイド率が測定され、注入流量の増加と共に鉛ビスマス循環流量は若干減少し、注入部の圧力変動は数百Pa程度と小さかった。二相流部の鉛ビスマス自由表面からの鉛ビスマス液滴が蒸気流によりタービンに流入することを防止するため、液滴の発生量と除去特性を実験により明らかにした。ArガスのPb-Biプール内バブリングによって生成されるPb-Biミストの分布特性、電気集塵法およびシェブロン式ドライヤーによるPb-Biミスト除去特性を位相ドップラー粒子計測法により実験的に明らかにした。この実験結果を単相乱流解析コード(Front Flow)を用いラグランジュ法による粒子運動プログラムと組み合わせて、ドライヤー内でのミストトラップ特性を解析した。さらに、現有の鉛ビスマスポット実験装置を用いて、高温(700℃)におけるPb-Biの滞留下における鋼材の腐食試験を行い、Pb-Bi中の鋼材との共存性を明らかにした。
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