原子炉心溶融事故に伴う蒸気爆発の機構論モデルによる研究

使用与核熔毁事故相关的蒸汽爆炸机理模型进行研究

• 批准号: 02F00121
• 负责人: 岡 芳明
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F00121/
• 关键词: 蒸気爆発; 機械的エネルギー変換効率; 細粒化; 数値解析; 圧力波; 原子炉; 過酷事故; 混相流

原子炉の仮想的な過酷事故においては、炉心が溶融することも想定される。そして、高温の溶融炉心が低温の冷却水に接する場合に、蒸気爆発が生じる恐れがある。蒸気爆発によって大きな機械的エネルギーが放出されると、格納容器破損に至り、放射性物質の環境への放出が生じる。これまでの研究で、溶融物液滴の細粒化過程の機構論的な解析をおこない、実験で撮影された画像との良い一致を得た。また、独自に1次元混相流解析コードを開発し、軽水炉の蒸気爆発の際の圧力波伝播過程の数値解析をおこない、機械的エネルギー変換効率の評価をおこなった。平成15年度は、液体金属冷却高速増殖炉で冷却材として用いられているナトリウムの蒸気爆発の解析をおこなった。これまでに開発した1次元混相流解析コードに、ナトリウムの液体および気体の物性を組み込み、ナトリウムの蒸気爆発が解析できるようコードを修正した。このコードを用いてナトリウム中の蒸気爆発の解析をおこなった。結果は、水蒸気爆発と定性的には同様であったが、定量的には発生機械エネルギーは小さかった。これは、液体ナトリウムでは水よりも沸点が高く、蒸気が生じにくいためである。これまでの研究を総括すると、機構論的な蒸気爆発素過程の計算に基き、蒸気爆発の際の発生機械エネルギーを計算したところ、水およびナトリウムのいずれの場合においても、大規模爆発では機械的エネルギー変換効率が1%未満であることがわかった。原子力プラントの蒸気爆発の安全評価を行う際にエネルギー変換効率1%の数値が検討されているが、本研究からはこれが妥当であることが分かった。蒸気爆発は原子炉の過酷事故の中で最も不確定性の高い事象であり、本研究の成果はこれに対する重要な知見である。

The nuclear reactor is 仮 imagined to be な too cool, the accident is にお 仮 て と, the core is が melted, する する と と is される imagined to be される. そ し て, high-temperature の heart melt furnace が cryogenic cooling water の に meet す に る occasions, steam explosion 気 発 が raw じ る fear れ が あ る. Large steam explosion 気 発 に よ っ て き な mechanical エ ネ ル ギ ー が release さ れ る と, Wagner damaged container に to り, radioactive material の environment へ の release が raw じ る. こ れ ま で の studying で, melt droplet の の fine graining process of agency theory analytical を な お こ な い, be 験 で pinch of shadow さ れ た portrait と の good い consistent を た. ま た に alone, 1 yuan miscible flow parsing コ ー ド を open 発 し, furnace の 軽 water steam explosion 気 発 の interstate の pressure wave 伝 の seeding process the numerical analytical を お こ な い, mechanical エ ネ ル ギ ー - in sharper rate の review 価 を お こ な っ た. 15 year は pp.47-53, liquid metal cooling speed raised で colonization furnace cooling material と し て in い ら れ て い る ナ ト リ ウ ム の steam explosion 気 発 の parsing を お こ な っ た. こ れ ま で に open 発 し た 1 yuan miscible flow parsing コ ー ド に, ナ ト リ ウ ム の liquid お よ び 気 body の property を group み 込 み, ナ ト リ ウ ム の steam explosion 気 発 が parsing で き る よ う コ ー ド を correction し た. <s:1> コ コ ドを ドを use the <s:1> vapor explosion occurrence in てナトリウム てナトリウム to analyze をお なった なった なった. The results show that と, the occurrence of steam explosion is と, the qualitative に <s:1> is the same as であったが, and the quantitative に is the same as the occurrence of mechanical エネ, ギ, ギ and <s:1> is smaller than さ った った. Youdaoplaceholder2 れ ためである, liquid ナトリウムで ナトリウムで, water よ and <s:1>, high boiling point が, high く, vapor が, high じにく and ためである. こ れ ま で の research を 総 enclosed す る と, agency theory な evaporate 気 blasting process の 発 element calculation に き, steam explosion 気 発 の interstate の 発 raw mechanical エ ネ ル ギ ー を computing し た と こ ろ, water お よ び ナ ト リ ウ ム の い ず れ の occasions に お い て も, large-scale blasting 発 で は mechanical エ ネ ル ギ ー - in sharper が 1% not against で あ る こ と が わ か っ た. Atomic force プ ラ ン ト の steam explosion 気 発 の safety evaluation 価 を line う interstate に エ ネ ル ギ ー - in sharper rate 1% の the numerical が beg さ 検 れ て い る が, this study か ら は こ れ が appropriate で あ る こ と が points か っ た. Steam explosion 気 発 は reactor の too cool accident の で も most high uncertainty の い things like で あ り, this study の は こ れ に す seaborne る important な knowledge で あ る.

项目成果

J.Liu: "A Hybrid Particle-Mesh Method for Viscous, Incompressible Multiphase Flows"第17回数値流体力学シンポジウム講演論文集. B11-5 (2003)

J. Liu：“粘性不可压缩多相流的混合粒子网格方法”第 17 届计算流体动力学研讨会 B11-5 论文集（2003 年）。

Jie Liu: "Relationship between the structure of vapor explosion and fragmentation mechanisms"Nucl. Eng. Des.. 216. 121-137 (2002)

刘杰：“蒸气爆炸结构与破碎机制的关系”

J.Liu: "The Role of Fragmentation Mechanism in Large-Scale Vapor Explosions"Proc.11th Int.Conf.Nucl.Eng. (ICONE-11). ICONE11-36047 (2003)

J.Liu：“碎片机制在大规模蒸气爆炸中的作用”Proc.11th Int.Conf.Nucl.Eng。

Jie Liu: "Numerical analysis of energy conversion ratio in vapor explosions based on different fragmentation mechanisms"Prof. Int. Cong. Advanced Nuclear Power Plants. No.1021 (2002)

刘杰：“基于不同破碎机制的蒸气爆炸能量转化率的数值分析”，教授。

J.Liu: "Numerical Analysis of Pressure Propagation and Energy Conversion Ratio in Sodium Vapor Explosions"Nucl.Technol.. 144. 324-336 (2003)

J.Liu：“钠蒸气爆炸中压力传播和能量转换比的数值分析”Nucl.Technol.. 144. 324-336 (2003)