沸騰流中の障害物による液膜のドライアウトとバーンアウト発生機構の熱流動工学的研究

沸腾流障碍液膜干烧发生机理的热工水力工程研究

• 批准号: 02J09203
• 负责人: 森 昌司
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kyushu University
• 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-02J09203/
• 关键词: 混相流; ドライアウト; バーンアウト; 流動障害物

沸騰水型原子炉の熱工学的な設計上の制約は燃料棒支持用スペーサ近傍での熱除去に因ることが,実規模実験より確認されている.しかしスペーサ近傍の冷却材(水)の挙動と加熱管がバーンアウトへ至る機構は明確ではない.さらに前年度の研究成果を踏まえ,本年度はスペーサ近傍における液膜の消失およびバーンアウトへ至る機構を実験的により詳細に明らかにするとともにスペーサが下流に与える影響を解明することを目的とした.本年度,得られた主な知見は以下の通りである.1.スペーサ設置部を通過するじょう乱波により変動するスペーサ部の差圧を測定し,その差圧変動からじょう乱波通過間隔を詳細に測定し統計的に処理することでドライアウトおよびバーンアウト発生確率について興味深い結果を得た.つまりスペーサ上流側は,一旦ドライアウトすると液膜が再付着しにくいため,バーンアウトが発生しやすく,その反対にスペーサ内部ではドライアウトしてもじょう乱波の通過により液膜が付着しやすいため,バーンアウトの発生確率は低い.また,時々刻々のドライアウト発生を説明するには,二相流固有の非定常性を考慮する必要があること,およびバーンアウト発生において,スペーサがその下流に与える影響が非常に大きいことなどが明らかになった.2.実機ではスペーサが軸方向に複数個設置されているので,スペーサを2個設置した場合のバーンアウト発生の解明を目的として,特に上流側スペーサの下流に着目し,スペーサがその下流の熱流動現象に与える影響を明らかにした.つまり,スペーサはじょう乱波流れの液膜厚さを平均化し,その下流の基底液膜厚さを厚くする効果があり,それによって,スペーサ下流で液膜のドライアウトが起きにくくなるため,バーンアウト熱流束か増大する.さらにスペーサ近傍で発生するバーンアウトに対して二相流の非定常性を十分考慮した信頼性のあるバーンアウト発生モデルを提案した.この流動モデルを用いればより正確な限界出力の予測が可能になると考えられる.以上,一連の本研究で得られた結果は,従来より,長い間考えられてきたスペーサ直上流で発生するバーンアウト発生のシナリオを覆すものであり,限界熱流束の予測に関するサブチャンネル解析の機構論的モデルの開発に寄与する重要な結果を与えることができる.

The thermal engineering design of boiling water type atomic furnace is restricted by fuel rod support, heat removal near the fuel rod, and the actual scale is confirmed. The cooling material (water) in the vicinity of the heating pipe is moved to the structure. The research results of the previous year have been reported. The research results of this year have been reported. This year, we have obtained the following information: 1. Measurement of differential voltage of the transmission part of the transmission part of the When the liquid film is re-applied to the upstream side of the tank, the liquid film is re-applied to the upstream side of the tank, and the liquid film is re-applied to the upstream side of the tank, the liquid film is re-applied to the upstream side of the tank, and the liquid film is re-applied to the upstream side of the tank, and the liquid film is re-applied to the upstream side of the tank. 2. In the case of a two-phase flow, it is necessary to take into account the inherent unsteady nature of the two-phase flow. In particular, the upstream side of the flow of heat and influence. The thickness of the liquid film in the turbulent flow is averaged, and the thickness of the base liquid film in the downstream is increased. In this paper, we consider the unsteady characteristics of two-phase flow and propose a new method for the development of two-phase flow. The prediction of the limit force is possible. The results of this study are as follows: (1) the prediction of heat flux is limited by the time of the upflow;(2) the mechanistic development of heat flux is limited by the time of the upflow; and (3) the important results are discussed.

项目成果

Mori S., Fukano T.: "Influence of a Flow Obstacle on the Occurrence of Burnout in Boiling Two-Phase Upward Flow within a Vertical Annular Channel"Nuclear Engineering and Design. 225/1. 49-63 (2003)

Mori S.、Fukano T.：“流动障碍对垂直环形通道内沸腾两相向上流动中发生烧坏的影响”核工程与设计。

森 昌司: "鉛直な環状流路内沸騰二相流中の流動障害物近傍におけるじょう乱波による差圧変動特性とバーンアウト"第39回日本伝熱シンポジウム講演論文集. Vol.1. 181-182 (2002)

森正史：“垂直环形流道中沸腾两相流中流动障碍附近的湍流波引起的压差波动和烧坏的特性”第39届日本传热研讨会论文集1。181-182。 2002）

Fukano T.: "Relation between Temperature Fluctuation of a Heating Surface and Generation of Drypatch Caused by a spacer in a Vertical Boiling Two-phase flow in a narrow annular channel"Nuclear Engineering and Design. 217・1-2. 81-90 (2002)

Fukano T.：“狭窄环形通道中的垂直沸腾两相流中的加热表面的温度波动与干燥斑的产生之间的关系” 217・1-90（ 2002）

森昌司, 冨永彰, 深野徹: "鉛直な環状流路内沸騰二相流中の流動障害物がその下流におけるバーンアウト発生に与える影響"日本機械学会論文集B編. 70-689(一月号に掲載予定のため現在の所,不明). (2004)

Masaji Mori、Akira Tominaga、Toru Fukano：“垂直环形流道中沸腾两相流中的流动障碍对下游烧毁发生的影响”，日本机械工程师学会会刊，B 版，70-689 年。 ）（目前未知，因为计划在该问题上发表）（2004）。

Fukano T.: "Fluctuation Characteristics of Heating Surface Temperature Near an Obstacle in Transient Boiling Two-Phase Flow in a Vertical Annular"Proceeding of 7th Workshop on Transport Phenomena in Two-Phase Flow. 1-14 (2002)

Fukano T.：“垂直环形瞬态沸腾两相流中障碍物附近加热表面温度的波动特征”第七届两相流传输现象研讨会论文集。