炉心溶融により生じる水素デトネーションの基礎的研究

点击翻译按钮获取中文摘要

炉心溶融時に生ずる水素に起因するデトネーションに関して、3年間に以下の研究成果を得た。(1)炉心溶融時の雰囲気中に存在する水蒸気がデトネーションへの遷移(DDT)に及ぼす影響を実験的に調査するために、水蒸気濃度を0%から4-5%へと変化させた結果、全長13mのデトネーション管では3-8%の水蒸気を含む混合気ではDDTが生じなかった。実験条件によりこの限界は変化した。衝撃波管を用いた実験では、DDTが生ずるまでの誘導時間は、水蒸気濃度と初期温度に強く依存した。(2)局部的に混合気濃度が異なる場合、すす膜観測より、通常のすす膜構造と異なる規則的模様が観測され、複数の燃焼形態か混在することが観察された。(3)生じたデトネーションが構造物間の狭い空間を伝播する際の挙動については、間隙長一定の場合に、デトネーションのセルサイズが同一であっても混合気の組成によって伝播形態が大きく異なった。さらに混合気の組成(当量比、窒素およびアルゴン希釈割合)を大きく変化させた場合は、同一のセルサイズに対しては水素過剰混合気の方が速度欠損が大きかった。同一希釈量では、窒素希釈の方がアルゴン希釈よりも間隙内速度欠損が大きかった。(4)デトネーション管端にステンレスチューブを複数本最密になるよう挿入し、チューブ内径および長さがDDT過程に及ぼす影響について調べた結果、チューブの挿入によりDDT距離が大幅に短縮された。本研究の遂行にあたり、石井一洋、三宅淳巳、坪井孝夫と同行の大学院生がアーヘン工科大学を訪れ、アーヘン大学のオリビエ教授、シュミット助手、ビークリング助手、グレーニッヒ教授を招聘し、研究打ち合わせ並びに共同実験を行った。