原子炉燃料棒支持用スペ-サ近傍の熱除去特性に関する熱・流動工学的研究

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原子炉燃料棒支持用スペ-サ近傍の熱除去特性に関する熱・流動工学的研究

フォーマット:
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
タイトル(他言語):
Study of the Thermal and Fluid Dynamical Effects on the Heat Removal in the Vicinity of Spacers for Supporting a Fuel Rod in a Nuclear Reactor
責任表示:
深野 徹(九州大学・工学部・教授)
FUKANO Tohru(九州大学・工学部・教授)
本文言語:
日本語
研究期間:
1989-1990
概要(最新報告):
BWRにおける燃料棒周りの流れの大部分は上昇蒸気流に伴われて流れる薄い水膜流となっており、原子炉の熱工学的設計上、燃料棒支持用スペ-サ近傍における熱除去特性の評価が問題となる。本研究では水膜の破断に及ぼす熱・流体力学的効果に関して実験と理論の両面から調査した。まず熱的効果に関して、水平平板上の薄い水膜の表面の一部を局所に加熱した場合に、表面の非一様な温度分布により生じる表面張力差に起因して生じるマランゴニ対流と水膜破断との関係を調べた。水膜厚さが2mm以上の場合、水膜内には渦が生じ水膜表面形状が変化する。この事をトレ-サ法により可視化した水膜内の流れ場の実験結果により示すと共に解析モデルに基づく非定常数値計算を行い、両者の結果の良い一致を得た。またより薄い水膜の場合、局所加熱した部分の液面が表面張力差により周りの液面に引張られ、この部分の水膜が薄膜化し水膜破断を促進させることを数値計算により明らかにした。 次に流動上の問題として、長方形断面を持つ水平管の下壁近傍に平板状障害物を設置し、下壁上を高速気流に伴われて流れる薄い水膜の流れの障害物近傍の流動に関して実験的に調べた。障害物に突起が無い場合流れ方向の膜厚分布は平板近傍の上流および下流側で膜厚が増大し平板の下で減少する分布となるが、水膜破断は生じない。一方平板下面に突起がある場合、突起前方では突起に気流が衝突して生じる吹き下げ効果により、特に高気流速の場合に水膜破断が生じる。また突起後方においても、比較的低気流速の場合には突起後流域に水を供給する気流のエネルギの減少により水膜が破断する。これらの水膜破断が生じる流動条件を明らかにすると共に、突起前方の平板に穴を設ける事により突起前方での水膜破断を生じ難くすることができる事を実験的に明らかにした。 続きを見る
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