報告書番号

L11011

タイトル（和文）

サブチャンネルボイドセンサによるバンドル内気液二相流の局所計測および流動特性の評価

タイトル（英文）

Local Measurement and Characteristics of Two-phase Flow in Rod Bundle with Subchannel Void Sensor

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

最適評価コードは、最確値と不確かさにより原子炉プラントの熱流動を評価することができる。最適評価コードを用いた解析結果の妥当性を検証するためには、より精度の高い多次元二相流実験データベースが必要である。本研究では、バンドル流路における気液二相流動を計測可能なサブチャンネルボイドセンサ(SCVS)を用いて10×10バンドル流路内の水-空気二相流実験を実施し、バンドル流路内二相流の気液混合・発達過程をボイド率、相速度、ザウター平均径の径方向分布として評価した。SCVSはバンドル流路をロッド表面領域と中央サブチャンネル領域というサブチャンネルスケールに分割して計測できる特徴を有しているため、気相見かけ流速が遅い条件下で、液相見かけ流速が遅いときには気泡は主に中央サブチャンネルを流れるが、液相見かけ流速が速くなるにつれてロッド表面に沿って流れるようになるという流動様相の変化を捉えることができた。
断面平均ボイド率は、混合容積流束に対する気相見かけ流速の割合/に対して良く整理できることがわかった。/ が0.45までは流路全体に同一スケールの気泡が流れる気泡流の様相であるのに対して、/ が 0.45を超えると流路中央に気泡が集中、合体しながら複数チャンネルに亘る大気泡が形成される流動様相に遷移することを示した。

概要 （英文）

Best-estimate analysis codes have been developed to evaluate the two-phase flow in nuclear reactors as a best estimate and uncertainty. Accurate experimental database is crucial for modeling of three-dimensional two-phase flow in a rod bundle and for validating analysis results. On the basis of available literatures, a point-measurement sensor to acquire void fraction and bubble velocity distributions do not infer interactions of the subchannel flow dynamics such as a cross flow and flow distribution. In order to acquire multidimensional two-phase flow in 10x10 bundle, we have devised new sensor consisting of 11-wire by 11-wire and 10-rod by 10-rod electrodes. An electric conductance in a proximity of one electrode to another measures its void-fraction. A phasic velocity can be estimated with two layers of the sensor. The devised sensor can acquire 521 points of void fraction and phasic velocity on a cross section of 10x10 rod bundle. Experiments have been conducted in air-water two-phase flow test facility in which the sensors were installed in 4 different height levels to acquire the two-phase flow dynamics. The devised sensor exhibited the quasi three-dimensional flow structures, i.e. void fraction, phasic velocity and sauter mean diameter distributions. The cross-sectional average values of the experimental data are well correlated with the ratio of superficial gas velocity to mixture volume flux. The results indicate a condition of two-phase flow transition from bubbly flow in 10x10 rod bundle geometry.

報告者

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