Study on flow characteristics and interfacial transport mechanism in gas-liquid two-phase flow between fuel plates in research reactor

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試験研究炉最適安全評価コードの物理モデルを構築・検証する目的を実現するために、令和4年度は以下の実験準備、実験研究とモデル開発を実施した。（１）試験研究炉燃料要素実寸大の狭隘円弧状流路試験部（隙間G3mm×高さH1m×幅L65.88mm×円弧半径R13.9cm）1体及び気相と液相を均一に導入可能な気液混合器１体を製作・設置した。（２）4本光ファイバーで構成する４センサー・プローブを利用した広範囲の空気ー水気液二相流の計測実験を実施し、気泡をそのサイズにより一群小気泡群と二群大気泡群に分類し、それぞれ気泡群のボイド率、界面積濃度、気泡径、気泡速度のデータベースを構築した。（３）差圧計測系統による広範囲の空気ー水気液二相流の局所圧力損失の計測を行い、流れ方向の平均ボイド率と摩擦圧力損失のデータベースを構築した。（４）高速カメラを利用した広範囲の空気ー水気液二相流の流動様式の観察実験を実施し、取得した流動様式データの分析によって狭隘円弧状流路試験部内気液二相流の流動様式特性の解明と流動様式遷移モデルの開発を検討した。（５）既存の狭隘流路用ドリフトフラックスモデルの予測ボイド率と収集した実測ボイド率データの比較を行い、既存のドリフトフラックスモデルの問題点を明らかにした。（６）ドリフトフラックスモデルの分布パラメーターとドリフト速度が上昇気液二相流を一次元的に扱った際に相分布と気液二相運動の不均一性により生じたものであるので、狭隘流路内気液二相流の極端な物性状況、流路特徴及び局所流動条件を考えて、分布パラメーターとドリフト速度それぞれの新しい構成式を開発・検証した。（７）本年度の研究成果は学術会議で発表した。国際学術ジャーナルにも投稿・発表している。