| 研究概要 |
沸騰水型原子炉の熱工学的な設計上の制約は燃料棒支持用スペーサ近傍での熱除去に因ることが,実規模実験より確認されている.しかしスペーサ近傍の冷却材(水)の挙動と加熱管がバーンアウトへ至る機構は明確ではない.このような現状を踏まえ,本研究ではスペーサ近傍における液膜の消失およびバーンアウトへ至る機構を実験的に明らかにすることを目的とした.
本研究で得られた主な知見は以下の通りである.
1.スペーサ近傍で発生するバーンアウトに関して、おもに流動様相に着目し検討を行った.その結果,バーンアウト発生のトリガとなるドライアウト発生は,じょう乱波間隔が大きくなった場合にじょう乱波間の基底液膜部の蒸発により発生すること,スペーサ下流側では,じょう乱波の到達とともに液膜が再付着しやすく,バーンアウトは全く発生しないことがわかった.特にドライアウト発生にはじょう乱波が支配的役割を果たすことを明らかにした.
2.上記で得られた知見に基づいて,スペーサ設置部を通過するじょう乱波により変動するスペーサ部の差圧を測定し,その差圧変動からじょう乱波通過間隔を詳細に測定し統計的に処理することでドライアウトおよびバーンアウト発生確率について重要な結果を得た.つまりスペーサ上流側は,一旦ドライアウトが発生すると液膜が再付着しにくいため,バーンアウトが発生しやすく,その反対にスペーサ内部ではドライアウトが発生しても、じょう乱波の通過により液膜が付着しやすいため,バーンアウトの発生確率は低い,などである.また,時々刻々のドライアウト発生を説明するには,二相流に特有の「非定常性」を考慮する必要があること,さらにバーンアウト発生において,スペーサがその下流に与える影響が非常に大きいことなどが明らかにした.
来年度は,以上で得られた知見に基づき,スペーサがその下流に与える影響を解明し,さらにスペーサ近傍におけるバーンアウト発生に対する熱流動モデルを設定し,壁温変動ならびに加熱管がバーンアウトに至る過程をシミュレートする計算機コードの開発を行う.
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