高温共晶溶融現象における流動メカニズムの解明

近年、炭化ホウ素（B4C）制御棒の過酷事故における振る舞いは世界的に注目され、欧米を中心に研究されている。しかし、共晶溶融を伴う制御棒の溶融移行挙動に関する詳細な研究は少ない。本研究の目的は、制御棒溶融時の高温共晶溶融現象における流動メカニズムの解明である。これまでに本研究者が開発した超高温環境下における動的計測技術を用いて、流動モードの発現を支配するパラメータを実験的に特定する。さらに、数値計算では異種物質間の相互作用と各流動モードの発現メカニズムに着目して共晶溶融モデルを精緻化する。実験と数値計算から得られるデータを検証することで、各流動モードの発現メカニズムを解明する。最後に、得られた知見を元に福島第一原子力発電所における制御棒溶融物とその移行挙動に関する考察を行う。平成30年度は，以下の研究を行った．1)1年目までに開発した計算モデルを用いた，可視化実験の数値シミュレーション：昨年度までに実施した可視化実験の数値解析を行った． 特に，これまでに観察された溶融移行モードのうち，溶融物が液滴を形成する場合については，3次元の数値解析を行った．2)実験結果と数値計算結果を比較・検討し，流動モードの発現メカニズムを解明：溶融によって試験体の形状が時間進展とともに変化していく様子を定性的に再現することに成功した．解析結果から，流動モードの発現メカニズムとしてステンレス管の厚さが重要であることが裏付けられた．3)実験と数値計算から得られた新たな知見を体系的に整理統合し，福島第一原子力発電所における制御棒溶融物生成と移行挙動を考察．

近年、炭化ホウ素（B4C）制御棒の過酷事故における振る舞いは世界的に注目され、欧米を中心に研究されている。しかし、共晶溶融を伴う制御棒の溶融移行挙動に関する詳細な研究は少ない。本研究の目的は、制御棒溶融時の高温共晶溶融現象における流動メカニズムの解明である。これまでに本研究者が開発した超高温環境下における動的計測技術を用いて、流動モードの発現を支配するパラメータを実験的に特定する。さらに、数値計算では異種物質間の相互作用と各流動モードの発現メカニズムに着目して共晶溶融モデルを精緻化する。実験と数値計算から得られるデータを検証することで、各流動モードの発現メカニズムを解明する。最後に、得られた知見を元に福島第一原子力発電所における制御棒溶融物とその移行挙動に関する考察を行う。平成30年度は，以下の研究を行った．1)1年目までに開発した計算モデルを用いた，可視化実験の数値シミュレーション：昨年度までに実施した可視化実験の数値解析を行った． 特に，これまでに観察された溶融移行モードのうち，溶融物が液滴を形成する場合については，3次元の数値解析を行った．2)実験結果と数値計算結果を比較・検討し，流動モードの発現メカニズムを解明：溶融によって試験体の形状が時間進展とともに変化していく様子を定性的に再現することに成功した．解析結果から，流動モードの発現メカニズムとしてステンレス管の厚さが重要であることが裏付けられた．3)実験と数値計算から得られた新たな知見を体系的に整理統合し，福島第一原子力発電所における制御棒溶融物生成と移行挙動を考察．