Experimental investigation and modeling of two-phase flow behavior with aerosol particles during pool scrubbing

水池洗涤过程中气溶胶颗粒两相流行为的实验研究和建模

• 批准号: 19J20446
• 负责人: 藤原 広太
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J20446/
• 关键词: プールスクラビング; 混相流; 気泡; 数値シミュレーション; 可視化; エアロゾル; 安全研究; シビアアクシデント

エアロゾル物質輸送現象を解明するために，固気液三相流の数値流体解析コードを開発した．開発したモデルのうち，界面におけるエアロゾルの取り扱いを評価するために3種類の界面モデルを提案し，FY2019に実施した単一気泡のDF実験結果との比較を通じて，気泡内部の情報のみを用いてエアロゾルの移流を計算するモデルが実験結果を最も良く再現することを示した．本モデルを用いることで，プールスクラビングで支配的とされる1 mm - 12 mmの気泡について10条件で数値解析を実施し，気泡径が物質輸送係数に与える影響を評価した．気泡界面における内部流動場および局所物質輸送係数の比較を通じて，気泡内外における流動の不連続性，および界面揺動により，単一気泡でエアロゾル輸送の促進や抑制が行われるメカニズムを解明した．以上の解析結果を踏まえ，単一気泡のエアロゾル輸送効果を気泡流全体で積分するプールスクラビングコードを開発し，実験から得られた除染係数と一致するかについての評価を実施した．その前段階として，気泡流条件において気泡径分布をモデル化し，除染係数のレファレンスデータを取得した．続いて，気泡内の流動場の遷移をモデルに反映するためにEo数とStk数を用いて物質輸送係数を定式化し，各気泡径に対するエアロゾル輸送を考慮できるモデルを開発した．開発したモデルと実験結果が一致したことで，既存のSA解析コードで使用される物理モデルが除染係数を過小評価している原因を，気泡からの物質輸送の過小評価として説明できることを示した．一連の実験や解析を通じて，単一気泡におけるエアロゾル輸送現象を明らかにし，その影響をプールスクラビングのエアロゾル輸送モデルに組み込むことで，気泡流における除染係数の実験を良好に再現するモデルを開発することに成功した．

The numerical fluid analysis of solid-liquid three-phase flow has been developed. Open the door, the interface, the interface. This paper discusses the influence of bubble diameter on the mass transport coefficient and the numerical value analysis of bubble diameter on the mass transport coefficient. Comparison of the internal flow field and the mass transport coefficient of the bubble interface, the continuity of the flow inside and outside the bubble, the interface movement, the promotion and suppression of the mass transport of the bubble interface. The above analysis results show that the single bubble has the same color transfer effect as the whole bubble flow, and the integral color transfer effect is the same as that of the whole bubble flow. The first step of the process is to obtain the bubble diameter distribution under the bubble flow condition. In this paper, the migration of the flow field in the bubble is reflected by the Eo number and the Stk number. The mass transport coefficient is formulated. The mass transport coefficient is considered for each bubble diameter. The results are consistent with those of the existing SA analysis, and the physical properties of the existing SA analysis are discussed. A series of analysis methods are used to analyze the influence of bubble flow on the color removal coefficient. The results show that the bubble flow has a good color removal coefficient.

项目成果

Experimental Investigation of Particle Decontamination Efficiency in a Single-Bubble by Pool Scrubbing

水池洗涤单泡内颗粒净化效率的实验研究

• 发表时间: 2020
• 作者: K. Fujiwara;K. Yoshida;A. Kaneko and Y. Abe
• 通讯作者: A. Kaneko and Y. Abe

Particle Decontamination in a Single Bubble during Pool Scrubbing

泳池擦洗过程中单个气泡中的颗粒净化

• 发表时间: 2019
• 作者: K. Fujiwara;Y. Nakamura;A. Kaneko and Y. Abe
• 通讯作者: A. Kaneko and Y. Abe

Experimental Study on Decontamination Effect of Gas-Liquid Two-Phase Flow Behavior with Condensation during Pool Scrubbing

水池洗涤时凝结气液两相流行为去污效果实验研究

• 发表时间: 2019
• 作者: Y. Nakamura;K. Fujiwara;W. Kikuchi;T. Yuasa;A. Kaneko and Y. Abe
• 通讯作者: A. Kaneko and Y. Abe

Experimental study of single-bubble behavior containing aerosol during pool scrubbing

• DOI: 10.1016/j.nucengdes.2019.04.015
• 发表时间: 2019-07
• 期刊: Nuclear Engineering and Design
• 影响因子: 1.7
• 作者: Kota Fujiwara;Wataru Kikuchi;Y. Nakamura;T. Yuasa;Shimpei Saito;A. Kaneko;Y. Abe

プールスクラビング時の単一気泡におけるエアロゾル除去挙動

水池洗涤过程中单个气泡的气溶胶去除行为

• 发表时间: 2019
• 作者: 藤原広太;中村優樹;吉田滉平;金子暁子;阿部豊
• 通讯作者: 阿部豊