低減速自然循環沸騰水型炉の起動時の熱流動特性に関する研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14380234
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 有冨 正憲 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (60101002)
• 研究分担者: 児玉 英一郎 ビジュアルテクノロジー(株), 主任研究員 ; 木倉 宏成 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助手 (00302985)
• キーワード: 低減速自然循環沸騰水型 / ガイセリング / 密度波振動 / 超音波パルスのドップラ効果 / ワイヤーメッシュトモグラフ / SBWR / 粒子-流体モデル / 沸騰二相流

研究概要

低減速自然循環沸騰水型炉の起動時の熱流動特性に関する研究において,炉心,分割チェムニと気水分離器を模擬した現象の観察が可能な,流路間隙が5mmの並列沸騰流路を有する自然循環実験装置を用い,大気圧下において入口サブクール度の自然循環流動実験を行い,以下のことを明らかにした.
(1)ガイセリング,自然循環流量振動、密度波振動に関する流動安定判別マップを取得するとともに,不安定流動条件下におけるこれらの不安定流動の周期と振幅,並びに,圧力損失振動特性とそれらの発生機構を明らかにした.
(2)大気圧下では流路間で逆位相のガイセリングが発生した.ガイセリングの周期は沸騰遅れ時間の2倍と非加熱ライザー部の通過時間の和で整理できる.
また,水と蒸気の電気伝導度差により流路内のボイド率分布,気泡の速度分布,気泡体積分布を効率よく計測でき,実機の運転条件である高温・高圧下の二相流にも適用できるワイヤー・メッシュ・トモグラフ法に基づく計測システムを開発し,計測精度を調べる研究を行い下記のことを明らかにした.
(1)低減速自然循環沸騰水型炉のチェムニ内における二相流の多次元流動特性を計測する手法としてはサンプリング周波数を高める必要があることが判明したので,サンプル・ホルダーを含むA/Dコンバータとデータ収録の回路を高速化するとともに,計測回路の交流抵抗(コンダクタンスとリアクタンス)の存在により,パルス状の交流印加電圧に対して,計測用直流抵抗の両端の電圧が一定になるまでの時間を短くすることにより,サンプリング周波数を1.2kHzから10kHzに高めることに成功し,より高速な気泡流れを計測できるワイヤー・メッシュ・トモグラフ装置の開発した.
(2)流路内のボイド率分布,気泡の速度分布,気泡体積分布を計測できるデータ処理法を確立した.

研究成果

• [文献書誌] Takemoto, T., Matsuzaki, M, Kikura, H., Aritomi, M., Bunyajitradulya, A.: "Experimental Study for the Characteristics of Steam Bubbles in a Subcooled Boiling Flow"10th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE10), Arlington, USA. (CD-ROM), 30-4. 1-7 (2002)
• [文献書誌] Wangjiraniran, W., Motegi, Y., Richter, S., Kikura, H., Aritomi, M., Yamamoto, K.: "Study on the Influence of Sampling Frequency of a Wire Mesh Tomography on Measured Characteristics of Gas-liquid Flow"10th International Symposium on Flow Visualization, Kyoto, Japan. (CD-ROM), F0091. 1-9 (2002)
• [文献書誌] Murakawa, H., Kikura, H., Aritomi, M.: "Measurement of Reynolds Stress in Bubbly Flow using Ultrasonic Doppler Method"3rd International Symposium on Ultrasonic Doppler Methods for Fluid Mechanics and Fluid Engineering, Lausanne, Switzerland. 97-102 (2002)
• [文献書誌] Motegi, Y., Wangjiraniran, W., Richter, S., Kikura, H., Aritomi, M., Yamamoto, K: "Study on Bubbly Flow in Vertical Channel using Wire Mesh Tomograph"3rd Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety, Gyeongju, Korea. 244-248 (2002)
• [文献書誌] Watanabe, N., Subki, M.H., Kikura, H., Aritomi, M.: "Experimental Study on Thermo-Hydraulics Instability on Natural Circulation BWR Concept"3rd Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety, Gyeongju, Korea. 445-450 (2002)
• [文献書誌] Wangjiraniran, W., Motegi, Y., Richter, S., Kikura, H., Aritomi, M.: "Intrusive Effect of Sensor on Gas Liquid flow Measurement by Wire Mesh Tomography"5th Workshop on Measurement Techniques for Steady and Transient Multiphase Flows, Rossendorf, Germany. 1-8 (2002)