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沸騰水型軽水炉における出力向上に伴う主蒸気流量増加による音響共鳴を起因事象とする機器損傷事故を再発させないためには、その原因であるキャビティートーンの詳細予測が必要である。このため、本研究においては、キャビティートーンの発生メカニズムを評価するとともに、発生下限条件を、実験的に評価を行うことを目的として研究を進めている。
主蒸気管におけるキャビティートーンの発生メカニズムを評価するため、複数管を模擬した試験装置を作成し、実験的にキャビティートーンを発生させた。音響発生には流速が重要であり、実機模擬の観点から流速を実流速とするため、バッファタンクから30秒間のみ実流速条件を作り出した。この条件において、高速度レーザーと高速度カメラを組み合わせた超高速度PIVによって速度変動を計測した。
30秒間に流速は徐々に減衰していくが、1秒間は準定常状態であると仮定し、この準定常状態における音響共鳴とキャビティートーンによる渦放出を計測する事に成功した。毎秒5000コマの高速度ビデオで、約100から400Hzの振動を計測する事ができた。位相平均を取ることによってノイズを除去し、渦が共鳴振動に同期して振動する様子を定量的に捉えることに成功した。８ケースの速度条件において、振動を定量化し、音響共鳴１次モード及び３次モードが卓越する状況を捉えることができた。この結果から、キャビティートーンのメカニズムを評価し、流動変動モードと音響共鳴モードの相関関係を明らかにする事ができた。
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