On the mechanism of melt jet breakup and fragmentation during a severe accident of nuclear power plants

核电站严重事故熔体射流破碎机理研究

基本信息

批准号：
16J02077
负责人：
齋藤慎平
金额：
$ 2.18万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

原子力発電所での重大な事故の一例である、炉心溶融を伴う過酷事故が発生した場合、周囲環境に影響を及ぼさず、事故の影響を原子炉内に留めるために、溶融した炉心燃料（以下、溶融物）を原子炉圧力容器内において安定的に冷却保持することが不可欠である。そこで、溶融物が冷却材中において微粒化する物理的メカニズムの解明のため、冷却材中における溶融物の熱流体挙動に関する知見を収集することが望まれる。本研究では、原子炉過酷事故時における炉心溶融物の分散・微粒化メカニズム解明ならびに炉心溶融物の冷却性予測手法を構築することを目的とする。平成30年度においては、前年度までに構築した計算手法を用いて、実際の事故時を想定した物性ならびに規模に相当する溶融ジェットの流動解析を実施した。計算をスーパーコンピュータ上で行うことにより、実規模相当の大規模条件でのシミュレーションを可能とし、既存の大規模試験で得られていた限られた知見に対して、そのメカニズムを説明しうる重要な数値データを得る。さらに、溶融物冷却性評価で重要となる相変化解析についても、粒子を模擬した実体系への適用性を確かめ、既存の沸騰曲線や半理論式との比較を行う。本研究の成果は、当該年度において国際学会発表において四件、国内学会においては三件と、積極的な成果発表を行った。これら学会での発表における議論を通じて研究の質を高めまとめ上げた成果は、物理学分野における著名な国際論文誌「Physical Review E」に掲載されている。また、本誌に投稿した内容をさらに拡張させ、粒子周りの強制対流沸騰過程のシミュレーションを行った成果についても、国際誌に投稿予定である。

在发生涉及堆芯熔毁的严重事故时，以核电站严重事故为例，熔化的堆芯燃料（以下简称反应堆压力容器（熔融材料））的稳定冷却和维持至关重要在反应堆压力容器中。因此，为了阐明熔融材料在冷却剂中雾化的物理机制，期望收集关于熔融材料在冷却剂中的热水力行为的知识。本研究的目的是阐明严重反应堆事故期间熔融堆芯材料的分散和雾化机制，并开发一种预测熔融堆芯材料冷却性能的方法。 2018年度，我们使用前一年开发的计算方法，对与实际事故的物理性质和规模相对应的熔融射流进行了流动分析。通过在超级计算机上进行计算，可以在相当于实际规模的大规模条件下进行模拟，获得数值数据。此外，我们将确认相变分析对于模拟颗粒的真实系统的适用性，并将其与现有的沸腾曲线和半理论公式进行比较，相变分析对于评估熔体的冷却性能非常重要。年内，该研究成果在国际会议上4次、国内会议上3次得到积极展示。通过这些学术会议的讨论，提高了研究质量，成果发表在物理学领域国际知名期刊Physical Review E上。此外，我们计划扩展提交给该期刊的内容，并将模拟颗粒周围强制对流沸腾过程的结果提交给国际期刊。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

格子ボルツマン法による相変化伝熱の数値解析

使用格子玻尔兹曼方法进行相变传热的数值分析

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. Saito;Y. Abe;A. Kaneko;A. Festuccia;A. De Rosis;and K. Koyama;齋藤慎平，川崎皓太，海老原健一，金子暁子，阿部豊，小山和也
通讯作者：
齋藤慎平，川崎皓太，海老原健一，金子暁子，阿部豊，小山和也

液液二相系ジェットの分裂と液滴生成

液-液两相射流的破碎和液滴的产生