| 研究課題/領域番号 |
16K06959
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
齊藤 泰司 京都大学, 原子炉実験所, 教授 (40283684)
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| 研究分担者 |
伊藤 大介 京都大学, 原子炉実験所, 助教 (30630024)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 液体金属 / 気液二相流 / 濡れ性 / 加速器駆動システム |
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| 研究実績の概要 |
鉛ビスマス冷却型加速器駆動システムの実用化に向けて、壁面濡れ性が鉛ビスマス流動に与える影響を実験的に検討した。実験は鉛ビスマス強制流動ループおよびプール体系試験部を用いて行い、ポテンシャルプローブを用いた液相速度計測とマルチセンサープローブを用いたボイド率計測を行った。作動流体には、鉛ビスマスと窒素ガスを用い、液温を300℃一定として、窒素ガス流量を変化させて実験を行った。実験結果から、壁面の濡れ性が悪い場合には、気泡が壁面近傍に集中し、速度分布も壁面近傍で最大値をとることがわかった。壁面近傍に気泡が集中する原因は現在、究明中であるが、壁面近傍に気泡が集中し、かつ液相速度が気泡のドリフト速度よりも小さい場合には、壁面を上昇する気相により管内部の液相がせん断を受け、壁面近傍において最大値をとることが考えられる。
また、壁面の濡れ性を制御した実験をプール体系試験部を用いて実施し、壁面の濡れ性により、ボイド率の気相流速依存性が影響を受けることが明らかとなった。試験部は内径100㎜のステンレス円管であり、強制流動実験と同様に鉛ビスマスと窒素ガスを作動流体として用い、流体温度も300℃一定とした。実験においては、壁面の濡れ性だけではなく、試験部中心にステンレス製のインナースリーブを同心円状に挿入することにより水力相当直径も変化させた。実験結果から、濡れ性が良い場合に比べ、濡れ性が悪い場合には、ドリフト速度が上昇することがわかった。これは、強制流動実験の結果と同様、気泡の壁面への集中が原因と考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
液体金属の流れを中性子ラジオグラフィを用いて計測する予定であったが、使用予定である京都大学原子炉実験所の研究炉（KUR）の新規制基準対応が遅れ、実施することができなかった。しかしながら、KURは今年度に再稼働の予定であり、研究炉を用いた中性子ラジオグラフィ実験が可能と考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの実験結果により、壁面濡れ性が鉛ビスマス二相流に与える影響は、濡れ性が悪い場合の特異なボイド率分布であることがわかった。したがって、局所プローブを用いたボイド率分布の計測を継続する。また、接触式計測法と平行して、非接触計測法である中性子ラジオグラフィを用いて、壁面濡れ性が気泡の運動に与える影響を定量的に可視化・計測する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究炉の再稼働が間に合わなかったため、中性子ラジオグラフィを用いた可視化計測が実施できず、実験に必要な消耗品を購入しなかったため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
京都大学原子炉実験所の研究炉の再稼働が間近であり、中性子を用いた実験が可能となる見込みであり、可視化計測に必要な消耗品を購入する予定である。
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