2017 Fiscal Year Annual Research Report
Project/Area Number |
17J07634
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
植田 翔多 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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Keywords | 過酷事故 / 制御棒 / 共晶溶融 / 流動 / 可視化実験 / 粒子法 |
Outline of Annual Research Achievements |
福島第一原子力発電所を含む多くの軽水炉において炭化ホウ素(B4C)制御棒が採用されていることもあり,その過酷事故における振る舞いは,近年世界的に注目され欧米を中心に研究されている。本研究の目的は、制御棒溶融時の高温共晶溶融現象における流動メカニズムの解明である。これまでに本研究者が開発した超高温環境下における動的計測技術を用いて、流動モードの発現を支配するパラメータを実験的に特定する。さらに、数値計算では異種物質間の相互作用と各流動モードの発現メカニズムに着目して共晶溶融モデルを精緻化する。実験と数値計算から得られるデータを検証することで、各流動モードの発現メカニズムを解明する。最後に、得られた知見を元に福島第一原子力発電所における制御棒溶融物とその成分分布に関する考察を行う。平成29年度は,以下の研究を行った. 1)B4C制御棒材料を用いた溶融移行挙動可視化実験:B4C制御棒材料を用いて作製した試験体を溶融させて溶融物の流動モードを可視化し,現象を評価した.その結果,本実験の対象範囲では大きく2つの流動モードが存在することが明らかになった.系統的な実験により,溶融移行挙動がステンレス管の厚さに大きく影響を受ける可能性が示唆された. 2)連続体のメッシュレス数値計算手法である粒子法における共晶溶融モデルの精緻化:共晶溶融がエントロピー変化を駆動力とした現象であるという考え方に立脚し,非平衡状態におけるエントロピー変化の時間発展方程式を議論する非平衡統計力学について文献調査を行った.時間発展方程式では,熱流,物質流および拡散流を由来とする項がエントロピー変化に寄与する.そこで本研究では,物質流と拡散流の項に着目して研究を進めることとした. 3)研究成果の一部を学術論文誌や学会などで発表した.
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は,研究計画通りに研究が進捗した.報告者は,以下の通り研究計画に沿って研究を遂行し,期待通りに研究を進展させた. 1)炭化ホウ素(B4C)制御棒材料を用いた溶融移行挙動可視化実験:B4C制御棒材料を用いて作製した試験体を溶融させて溶融物の流動モードを可視化し,現象を評価した.その結果,本実験の対象範囲では大きく2つの流動モードが存在することが明らかになった.系統的な実験を行って支配的なパラメータを絞り込み,溶融移行挙動がステンレス管の厚さに大きく影響を受ける可能性が示唆された. 2)連続体のメッシュレス数値計算手法である粒子法における共晶溶融モデルの精緻化:数値計算手法の開発では,対流を考慮した成分輸送モデルと固相率と局所的な組成に依存したレオロジー特性モデルを開発・実装した.今後,実験から得られる知見を導入することで高精度化していく予定である. また,特別研究員は研究成果の一部を学術論文誌や学会などで発表した. 上述のように,報告者は研究計画において本年度に達成する予定としていた二つの重要な研究要素を完了した.従って,報告者は,本研究課題の進捗状況をおおむね順調に進展していると評価した.
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Strategy for Future Research Activity |
おおむね順調に研究が進展しているため,今後も研究計画に沿って研究を進めていく.具体的には,B4C制御棒材料を用いた溶融移行挙動可視化実験で得られた実験結果をより詳細に解析するために,引き続き連続体のメッシュレス数値計算手法である粒子法における共晶溶融モデルの精緻化を進める.特に,対流を考慮した成分輸送モデルと固相率と局所的な組成に依存したレオロジー特性モデルについて,実験から得られる知見を導入していく予定である.実験結果と数値計算結果の比較検討を行い,共晶溶融移行挙動の理解を深めることを目指す.
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Research Products
(8 results)