高速増殖炉 2次冷却系のタンク化による高性能・簡素化研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10358012
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 宮ざき 慶次 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40029202)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浜田 勝彦 三菱重工業株式会社, 神戸造船所・原子力プラント技術部, 主査(研究職) ; 井上 正二 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10203233) ; 堀池 寛 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20252611) ; 折田 潤一 三菱重工業株式会社, 神戸造船所・原子力プラント技術部・新型炉計画課, 原子力プラント設計職(研究職)
• Keywords: 高速増殖炉 / 新型中間熱交換器 / 蒸気発生器 / 液体金属 / ガリウム / 強制循環熱伝達 / 温度ゆらぎ / 安全性

Research Abstract

本研究は、高い安全性を確保しつつ高速炉増殖炉の経済性の向上を図るため、中間熱交換器と蒸気発生器を一体化して簡素化する独自案AIHX(Advanced Intermediate Heat eXchanger)の展開研究である。本科研により昨年度に製作した長尺加熱装置を試験部本体として熱媒体ガリウムを追加し、本年度に購入した液体金属ガリウム循環用ポンプおよび液体金属循環装置用架台を付加して、昨年度の自然循環実験に引き続いて、中間熱媒体ガリウムの強制循環(Pe≦500)熱伝達実験を行った。
(1)新型中間熱交換器(AIHX)内の液体金属Gaの強制循環熱伝達特性
加熱ヒーター群側では熱伝達特性はSobbotinの式(Nu=5+0.025Pe^<0.8>)と比較して、中流速領域(100≦Pe≦500)では高い熱伝達を示し、Nu=5+0.05Pe^<0.8>となる。ヘリカル状冷却管側ではHoeの式(Nu=0.43+0.228Pe^<0.67>)に較べて高く、中Pe領域で6.34+0.256Pe^<0.67>となった。これらの結果については、尚、精査し確認を要するが、良好な熱伝達特性を示す結果である。
(2)温度ゆらぎの測定と局所的な流体移動・伝達メカニズムの解析
流路が単純形状の加熱側では、相互相聞による局所流速は電磁流量計流速と一致する。温度ゆらぎのRMS値は流速増加とともに一旦増加してから減少する。これは発生メカニズムが加熱綿近傍の温度勾配に流れの乱れが加わって発生する事を示唆している。
(3)高速増殖炉実用化への適用性の検討
強制循環させれば優れた熱伝達特性が得られるが、実機のような長尺では自然循環でも「もんじゅ」同等以上の特性が期待される。実験結果を精査して、詳細検討を行い、結果は学会誌に発表の予定。