| 研究課題/領域番号 |
14J01960
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
岩澤 譲 筑波大学, システム情報工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| キーワード | 原子炉 / 過酷事故 / 溶融物の冷却性評価 / 熱流体挙動 / 微粒化 / LIF / PIV / 格子ボルツマン法 |
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| 研究実績の概要 |
原子炉における重大な事故の一例である、炉心燃料の溶融を伴う過酷事故が発生した場合、周囲環境に影響をおよぼさず事故を原子炉内で終息させるためには、溶融した炉心燃料を、原子炉圧力容器内で長期安定的に冷却保持することが不可欠である。本研究は、炉心燃料の溶融を伴う過酷事故を対象に、冷却材中における溶融物の冷却性の予測・評価手法の構築、ならびに高精度化を目的とする。本研究の意義は、炉心燃料の溶融を伴う過酷事故を評価するためのデータベースの構築、さらには評価手法そのものを提供することであり、国内外を問わず、原子力発電の安全性向上に資するものである。
本年度では、前年度に得られた実験的データベースにもとづき、溶融物の微粒化により生成する粒子径の予測手法の構築や、射出条件によって異なる溶融物の微粒化挙動の違いを無次元数により整理する手法の構築とともに、さらなる実験的データベースの拡充を目的に、高温溶融物落下実験、ならびに流体挙動可視化実験を実施した。また、格子ボルツマン法よる数値解析手法における数値安定性の向上を行うことにより、実験と同様の条件での溶融物の微粒化挙動の数値解析を試みた。このことにより、実験で計測が困難な物理量の計測や、溶融物の微粒化挙動の詳細な評価を行うことを目指している。
本年度の具体的な成果は次の3点である：（1）高温溶融物落下実験では、溶融物の表面が固化する影響を考慮することにより、生成する粒子径を予測が可能な理論を新たに構築した。（2）流体挙動可視化実験では、さまざまな組み合わせの模擬物質を用いた実験を実施することにより、射出条件によって異なる溶融物の微粒化挙動の違いを無次元数により整理することが可能であることを明らかにした。（3）格子ボルツマン法よる数値解析では、数値安定性の向上を行うことにより、実験と同様の条件での溶融物の微粒化挙動の数値解析を可能にした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本年度では、研究計画に従い、前年度に得られた実験的データベースにもとづき、溶融物の微粒化により生成する粒子径を予測が可能な理論の構築と、溶融物の射出条件によって異なる溶融物の微粒化挙動の違いを無次元数により整理する手法の構築を行った。これに加えて、格子ボルツマン法による数値解析手法を改良し、数値安定性の向上を行った結果、実験と同様の条件での溶融物の微粒化挙動の数値解析を可能にした点は、研究計画以上の進展と判断する。しかしながら、冷却材中において溶融物が微粒化し、最終的に固化に至るまでの物理メカニズムの考察とともに、冷却材中における溶融物の冷却性の予測・評価手法の構築、ならびに高精度化のためには、さらなる広範囲の条件や、精密な計測の実験を追加で実施する必要があると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度では、研究計画に従い、前年度に得られた実験的データベースにもとづき、溶融物の微粒化により生成する粒子径を予測が可能な理論の構築と、溶融物の射出条件によって異なる溶融物の微粒化挙動の違いを無次元数により整理する手法の構築を行った。これに加えて、格子ボルツマン法による数値解析手法を改良し、数値安定性の向上を行った結果、実験と同様の条件での溶融物の微粒化挙動の数値解析を可能にした。今後も研究計画に従い、溶融物が微粒化し、最終的に固化に至るまでの物理メカニズムの考察のために必要となる、さらなる広範囲の条件や、より精密な計測の実験を追加で実施する予定である。よって、次年度も研究計画に従い、さらなる広範囲の条件や、精密な計測の実験を追加で実施することにより、冷却材中において溶融物が微粒化し、最終的に固化に至るまでの物理メカニズムの考察を行うとともに、本研究の目的である、冷却材中における溶融物の冷却性の予測・評価手法の構築、ならびに高精度化を行う予定である。
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