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本研究では、高速増殖炉における炉心損傷事故において、事故後長期の崩壊熱除去過程を支配する要因として重要な燃料デブリの運動挙動に着目し、その基本特性を評価するための数値解析コードを粒子法に基づくメゾスケール解析手法として開発する。さらに、「燃料デブリベッドのセルフレベリング挙動」を支配する素現象に着目した基礎的な検証実験を実施し、開発手法の基本的妥当性を検証するとともに、実機安全評価への反映方法について検討する。
平成22年度は、有限体積粒子法を基本とした粒子法流体解析コードをベースに、デブリベッド運動を支配する素現象の数値シミュレーションに適用可能な解析コードとして固体粒子を含む固気液三相流を扱う基本解析コードを開発した。さらに、固体粒子間の相互作用モデルとして広く用いられるDEM(個別要素法)の導入について検討進め、各種の実験解析等によって開発した基本解析コードの物理モデル及び計算アルゴリズムについて機能の妥当性を確認した。
また、開発した基本解析コードの検証データを取得するため、水プール中の模擬デブリ層(固体粒子層)内にガスを吹き込み、セルフレベリング挙動を支配する素現象である固気液三相流の流動様式を可視化するための実験装置を製作し、予備実験を実施した。その結果、固体粒子径、固体粒子密度、ガスの吹き込み速度等を実験パラメータとし、高速度ビデオで撮影・記録した可視化データから固体粒子層からの気泡離脱頻度、離脱気泡径等の定量データを取得することについて見通しを得た。
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