蒸気爆発の素過程における液体金属塊の分裂-飛散の数値解析

液态金属块蒸汽爆炸基本过程破碎与散射的数值分析

• 批准号: 08216207
• 负责人: 岡 芳明
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08216207/
• 关键词: 蒸気爆発; 細粒化; 液体金属; 数値解析; MPS法; 多相流; 相変化; 自発核生成

研究代表者らが独自に開発したMPS法は、粒子を用いた数値シミュレーション法であり、流体の分裂・合体を容易に扱うことができる。これまでの研究では、MPS法における相変化を伴う多相・多成分流れの計算手法を開発した。さらにこれを用いて蒸気爆発素過程の数値シミュレーションを行ない、液体金属の熱的細粒化がCiccarelli-Frostモデルのシナリオ通りに生じることが示されたた。また、Kim-Corradiniモデルのシナリオは生じなかった。そこで本研究では、上記の結論の成立する範囲を調べるべく、様々なパラメータで計算を行ない、以下の成果を得た。1.Ciccarelli-Frostモデルでは液体金属がフィラメント状に飛び出すことによって細粒化すると想定している。本数値シミュレーションでは水ジェットが液体金属プールに衝突する解析を行い、水ジェットの中間位置で液体金属のフィラメントが発生した。ジェット流体の密度を仮に液体金属と同程度まで重くすると、Kim-Corradiniモデルで想定されているようなジェットの潜り込み現象が見られた。従って、どちらのモデルが成立するかは、ジェット流体とプール流体の密度の比で決まることが分かった。「水-液体金属」の組み合わせはCiccarelli-Frostモデルの成立する範囲に入っている。2.相変化が細粒化に与える影響を調べたところ、通常の蒸気発生では細粒化が加速されないことがわかった。これはフィラメントの上昇速度が、水ジェットが液体金属に衝突する瞬間で決まってしまい、通常の蒸発はこれにくらべて時間がかかるためである。自発核生成による急速蒸発現象をモデル化して計算したところ、細粒化は大きく促進された。小規模蒸気爆発実験では、自発核生成が蒸気爆発の必要条件であることが分かっており、本シミュレーション結果はこれをうまく説明することができる。

Research representatives ら が に alone open 発 し は た MPS method, particle を い た the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン method で あ り, fluid の division, fit を easy に Cha う こ と が で き る. The study of で で and the calculation method of the における phase transformation を with う multiphase and multicomponent split by the MPS method を developed た. さ ら に こ れ を with い て の steam explosion 気 発 element process numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line な い, liquid metal の hot fine graining が Ciccarelli - Frost モ デ ル の シ ナ リ オ tong り に raw じ る こ と が shown さ れ た た. Youdaoplaceholder0, Kim-Corradiniモデ モデ また シナリ シナリ また また じな じな った った そ こ で this study で は, written の founded conclusion の す る van 囲 を adjustable べ る べ く, others 々 な パ ラ メ ー タ で count を な い, the following の を た. 1. Ciccarelli - Frost モ デ ル で は liquid metal が フ ィ ラ メ ン ト shape に fly び out す こ と に よ っ て fine graining す る と scenarios し て い る. Book numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で は water ジ ェ ッ ト が liquid metal プ ー ル に conflict す る parsing を い, water ジ ェ ッ ト の middle で liquid metal の フ ィ ラ メ ン ト が 発 raw し た. の ジ ェ ッ ト fluid density を 仮 に liquid metal と with degree ま で heavy く す る と, Kim - Corradini モ デ ル で scenarios さ れ て い る よ う な ジ ェ ッ ト の latent り 込 み phenomenon が see ら れ た. 従 っ て, ど ち ら の モ デ ル が established す る か は, ジ ェ ッ ト fluid と プ ー の の ル fluid density than で definitely ま る こ と が points か っ た. The "water-liquid metal" group み combined with わせ わせ Ciccarelli-Frostモデ する 囲に る forms する pattern 囲に into って る る. - 2. Phase change が fine graining に and え る influence を adjustable べ た と こ ろ, usually の steaming 気 発 raw で は fine graining が accelerate さ れ な い こ と が わ か っ た. こ れ は フ ィ ラ メ ン ト の が rise speed, water ジ ェ ッ ト が liquid metal す に conflict should ま る instant で っ て し ま い, usually の steaming 発 は こ れ に く ら べ て time が か か る た め で あ る. Self-nucleation generates による rapid evaporation phenomenon をモデ をモデ て calculation <s:1> たと <s:1> ろ ろ, fine-granulation <s:1> large く く promotion された. Small steam explosion 気 発 be 験 で は, since 発 nuclear generation が steam explosion 気 発 の necessary で あ る こ と が points か っ て お り, this シ ミ ュ レ ー シ ョ ン results は こ れ を う ま く illustrate す る こ と が で き る.

项目成果

池田博和,越塚誠一,岡芳明: "粒子法による蒸気爆発素過程の数値解析" 日本原子力学会春の年会要旨集. 147 (1996)

Hirokazu Ikeda、Seiichi Koshizuka、Yoshiaki Oka：“使用粒子法对蒸汽爆炸中的基本过程进行数值分析”日本原子能学会春季年会记录 147 (1996)。

S.Koshizuka,H.Ikeda and Y.Oka: "Numerical Analysis of Fragmentation Processes of Vapor Explosions Using Moving Particle Semi-implicit Method" Proc.Seminar on the Vapor Explosions in Nuclear Power Safety,Izu,July 8-10,1996. (to be pulished).

S.Koshizuka、H.Ikeda 和 Y.Oka：“使用移动粒子半隐式方法对蒸气爆炸碎裂过程进行数值分析”Proc.核电安全蒸气爆炸研讨会，伊豆，1996 年 7 月 8-10 日。

越塚誠一,岡芳明,池田博和: "MPS法による多相多成分流れの数値解析" J.Grad.Sch.Fac.Eng.Univ.Tokyo. A-34. 72-73 (1996)

Seiichi Koshizuka、Yoshiaki Oka、Hirokazu Ikeda：“使用 MPS 方法进行多相多组分流的数值分析”J.Grad.Sch.Fac.Eng.Univ.Tokyo 72-73。

S.Koshizuka,H.Ikeda and Y.Oka: "Numerical Analysis of Fragmentation Processes in Vapor Explosions" Proc.Workshop on Severe Accident Research in Japan (SARJ-96),Tokyo,October 28-30. (to be pulished).

S.Koshizuka、H.Ikeda 和 Y.Oka：“蒸气爆炸中碎片过程的数值分析”Proc.日本严重事故研究研讨会 (SARJ-96)，东京，10 月 28-30 日。

池田博和,越塚誠一,岡芳明: "MPS法による相変化を伴う多相多成分流れの数値解析" 第9回計算力学講演会講演論文集. 293-294 (1996)

Hirokazu Ikeda、Seiichi Koshizuka、Yoshiaki Oka：“使用 MPS 方法进行相变多相多组分流的数值分析”第九届计算力学会议论文集 293-294 (1996)。