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。

沸水反应堆是一种使用冷却液沸腾的传热，利用芯中产生的能量的系统，从燃料组装中的气体液两相流动行为进行准确的预测是一个重要问题，从植物的有效操作和安全性评估的角度来看。尤其是近年来，由于功率密度的增加和燃烧增加，核心燃料的设计改进增加，需要核心燃烧分析系统的总体准确性，并在数量上阐明了使用机械方法中的燃料组件内的燃料集成在燃料组件中的现象，它代表了多维气体液的两相流动行为，并用机械方法来表示。在这项研究中，我们基于一个新的数值分析模型开发了一种多维气体液体两相流量分析代码，该模型已得到改进，以便申请人可以将常规的漂流模型应用于多维系统，并开发了一种机械方法，以定量阐明在多维气体中燃料组合中燃料组合的多维气流流量的流动特性。此外，我们在模拟燃料组件的单个通道（单个燃料引脚）的系统上进行了气体液体两相实验，并获得了已开发的3D气体 - 液体两相流量分析代码的验证数据。通过对单个亚通道的气体液体两相流实验分析，验证了单个亚渠道系统中分析模型的基本有效性。结果，结果表明，在单个亚渠道系统中，开发的多维气体流动两相分析代码可以定性地再现气 - 液体两相流的三维运动行为。这还表明，申请人使用的新的多维漂流模型还可以应用于多维系统，此外，它易于处理一维二相流中漂移速度的高度可靠，高度可靠的相互相。另一方面，已经表明，有必要通过结合气泡扩散的效果来改善分析模型，而气泡扩散的效果除了气泡的多维漂移行为外，这似乎是构成方程。

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）。