原子炉燃料集合体内の多次元気液二相流挙動に関する研究

核反应堆燃料组件多维液液两相流动行为研究

• 批准号: 13780410
• 负责人: 守田 幸路
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13780410/
• 关键词: 気液二相流; 沸騰水型原子炉; 燃料集合体; ドリフトフラックス; 数値解析モデル; サブチャンネル

沸騰水型原子炉は、冷却材の沸騰を伴う熱伝達を利用して炉心で発生するエネルギーを利用するシステムであり、燃料集合体内の気液二相流挙動を精度良く予測することは、プラントの効率的運用、安全性評価の観点から重要な課題である。特に、近年、炉心燃料の高出力密度化、高燃焼度化等に伴う設計高度化により、炉心燃焼解析システム全体としての精度向上が求められており、燃料集合体内での気泡移動現象に代表される多次元的な気液二相流挙動を機構論的な手法により定量的に解明することが重要な課題となっている。本研究においては、申請者等が従来のドリフトフラックスモデルを多次元系にも適用できるよう改良した新しい数値解析モデルを基にした多次元気液二相流解析コードを開発し、燃料集合体内での多次元的な気液二相流の流動特性を定量的に解明するための機構論的な手法を整備した。さらに、燃料集合体の単チャンネル(単一の燃料ピン)を模擬した体系での気液二相流実験を実施し、開発した3次元気液二相流解析コードの検証データを得た。単一サブチャンネルの気液二相流の実験解析を通じて、単一サブチャンネル体系での解析モデルの基本的な妥当性を検証した。この結果、開発した多次元気液二相流解析コードによって、単一サブチャンネル体系での気液二相流の三次元的な運動挙動を定性的に再現できることを示した。このことにより、申請者が用いる新しい多次元ドリフトフラックスモデルが、その取扱いの簡便さに加えて、一次元二相流において信頼性の高いドリフト速度の相間式を多次元系にも適用することができることも示された。一方で、気泡の多次元的なドリフト挙動に加えて現れる気泡拡散の効果を構成方程式に取り入れることで、解析モデルの高度化を図る必要があることが明らかとなった。

An important issue in the application of heat tracing efficiency and safety evaluation of boiling water type atomic furnaces is the utilization of heat transfer in the furnace core and the prediction of the accuracy of two-phase flow of gas and liquid in fuel assemblies. In particular, in recent years, the increase in power density and combustion degree of core fuel is accompanied by the improvement of design, the improvement of overall accuracy of core combustion analysis system, and the quantitative solution of bubble movement phenomenon in fuel assembly. In this study, the applicant and others have developed new methods for analyzing multi-dimensional two-phase flow based on multi-dimensional analysis and quantitative solution of flow characteristics of multi-dimensional two-phase flow in fuel assemblies. In addition, the simulation of fuel assembly and fuel assembly is carried out and the simulation of three-dimensional gas-liquid two-phase flow analysis is obtained. The basic correctness of the analytical model of a single-phase gas-liquid two-phase flow is demonstrated through the analysis of single-phase gas-liquid two-phase flow. The results show that the three-dimensional motion of three-dimensional liquid two-phase flow in a single-dimensional system is qualitatively reproduced. This is a new and easy way to find a solution for a multi-dimensional flow. It is a simple way to find a solution for a two-phase flow. It is also a way to find a solution for a multi-dimensional flow. A square bubble is composed of multiple elements, and the effect of bubble dispersion is added to the equation.

项目成果

K.Fukuda et al.: "Applicability of Modified Drift Flux Model for 3-D Channel Bubbly Flow with a Rod Inserted"Computational Technologies for Fluids/Thermal/Structural/Chemical Systems with Industrial Applications -2001-. PVP-Vol.424-1. 79-86 (2001)

K.Fukuda 等人：“插入杆的 3-D 通道气泡流的修正漂移通量模型的适用性”工业应用流体/热/结构/化学系统的计算技术 -2001-。

赤坂亮, 関俊徳, 内堀昭寛, 亀迫望, 守田幸路, 松元達也, 堀田亮年, 福田研二: "障害物が存在する系の二次元気液二相流の数値解析"九州大学工学集報. 第74巻3号. 213-219 (2001)

Ryo Akasaka、Toshinori Seki、Akihiro Uchibori、Nozomu Kamesako、Yukiji Morita、Tatsuya Matsumoto、Ryotoshi Hotta、Kenji Fukuda：“有障碍物系统中二次高能液体两相流的数值分析”九州大学工学通报第 74 卷。 . 3. 213-219 (2001)

K.Fukuda, T.Matsumoto, N.Kamesako, A.Uchibori, R.Akasaka, K.Nakagawa, K.Morita, A.Hotta: "Applicability of Modified Drift Flux Model for 3-D Channel Bubbly Flow with a Rod Inserted"Computational Technologies for Fluids/Thermal/Structural/Chemical Systems

K.Fukuda、T.Matsumoto、N.Kamesako、A.Uchibori、R.Akasaka、K.Nakakawa、K.Morita、A.Hotta：“插入杆的 3-D 通道气泡流的修正漂移通量模型的适用性

赤坂 亮 他: "障害物が存在する系の二次元気液二相流の数値解析"九州大学工学集報. 第74巻3号. 213-219 (2001)

Ryo Akasaka 等：“有障碍物系统中二次液-液两相流的数值分析”九州大学工学通报，第 74 卷，第 3 期，213-219（2001 年）。

T.Matsumoto et al.: "Applicability of Modified Drift Flux Model for Bubbly Flow in 2-D/3-D Rectangular Box with Various Kinds of Obstacles"Proceedings of the Tenth International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-10). No.22245(印刷中). (2002)

T. Matsumoto 等人：“带有各种障碍物的 2-D/3-D 矩形箱中气泡流的修正漂移通量模型的适用性”第十届国际核工程会议论文集（ICONE-10）。 22245（正在出版）（2002）。