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核融合炉運転時においてICE(真空容器内冷却材侵入事象)、さらにLOVA(真空境界破断事象)が引き起こされると、破断口部に温度差に起因する密度策動によって形成される置換流により容器内の放射化ダストやトリチウムの微粒子を同伴して容器外部に流出し、建物の遮蔽が十分でない場合には公衆被爆を引き起こす可能性がある。これら事故事象を予測する際に重要な湿潤・減圧環境下さらにはそういった環境下で衝撃波blast waveとの相互作用を考慮できる粒子飛散、再付着現象の定量的モデルに関する研究・報告は皆無である。本研究では、以上のような極限環境下でのダスト堆積層とblast waveとの相互作用等について定量化実験を行い数値モデルを開発することを目的としている。今年度は、モデル開発の基礎となるダクト壁面上ダスト堆積層からのダスト飛散、再付着現象の定量化実験を行う。圧力容器内で水蒸気を発生させ任意の湿度条件を形成し、圧力隔壁を破りICE事象を模擬する。圧力差は実際の機器設計条件を反映して、2気圧とした。この際、ダストの配置を隔壁の圧力容器側および外側とし、前者により圧力容器破断時におけるwetダストの飛散・再付着挙動を、後者により堆積層とblast waveの相互作用および堆積層崩壊-ダスト飛散過程のメカニズムを解明する。実験には、平均粒子径10μmのグラファイト微粒子を使用した。実験結果から、blast wave相互作用の場合、湿度の依存性は無く、wetダストの場合、その堆積層からの飛散率および管路への付着率が初期圧力に大きく依存することが明らかとなった。
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