報告書番号

U96034

タイトル（和文）

閉ループ内単相自然循環流の安定性に関する研究－高次モード密度波振動に関する検証実験－

タイトル（英文）

STABILITY OF SINGLE-PHASE NATURAL-CIRCULATION FLOW IN CLOSED-LOOP -DEMONSTRATION EXPERIMENTS ON HIGHER-MODE DENSITY-WAVE OSCILLATION-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

単相自然循環流は，温度差によって生じる流体の密度差が生む流れで，特に液体金属高速増殖炉の主循環ポンプ停止後，あるいは電源喪失時の炉心破壊熱除去において，設計上必要な現象である。著者らは，単一閉ループ内に発生する自励的な振動流について既に解析を実施しており，この現象は温度変動が移流によってループ内を周回する密度波振動であること，ループの形状等により，ループ１周内に複数の密度波を有する高次モードの密度波振動が発生する可能性があることが示されている。本報では，前報の解析，考察の妥当性を検証するための実験を行い，特に高次モードの密度波振動による自励的な振動流が実際に発生することを確認するとともに，その特徴が前報で示されたものと一致することを確認した。また，新たに実験装置のループ形状に対して安定性解析を実施し，振動の発生条件，発生モードについて実験との比較を実施したところ，安性的に良く一致した。

概要 （英文）

SINGLE-PHASE NATURAL-CIRCULATION LOOPS ARE VERY IMPORTANT SYSTEMS DRIVEN BY TERMALLY-GENERATED DENSITY VARIATION AND HAVE VARIOUS APPLICATIONS IN ENERGY SYSTEMS.MUCH THEORETICAL AND EXPERIMENTAL WORK HAS BEEN CARRIED OUT AND IT IS KNOWN THAT OSCILLATORY INSTABILITY OCCURS UNDER SOME CONDITIONS.MOST WORK ON OSCILLATORY INSTABILITY IS LIMITED TO THE SPECIFIC LOOP GEOMETRY AND HAS PAID ATTENTION ONLY TO INSTABILITY OF THE FUNDAMENTAL MODE,WHICH HAS A PERIOD APPROXIMATELY EQUAL TO THE TIME THAT THE FLUID TAKES TO GO ROUND THE LOOP KNOWN ASTHE TYPICAL PERIOD. WE HAVE ALREADY APPLIED LINEAR STABILITY ANALYSIS TO A SIMPLIFIED RECTANGULAR LOOP TO INVESTIGATE THE BASIC STABILITY CHARACTERISTICS OF NATURAL CIRCULATION FLOW IN A CLOSED LOOP.THE RESULTS INDICATED THAT VARIOUS HIGHER-MODE OSCILLATORY INSTABILITIES CAN BE CAUSED WITH A PERIOD APPROXIMATELY EQUAL TO ONE NTH OF THE TYPICAL PERIOD BASED ON PARAMETERS SUCH AS PRESSURE LOSS COEFFICIENT,LOCATION OF HEAT SOURCE AND HEAT SINK ETC. IN THIS REPORT,EXPERIMENTAL TESTS DEMONSTRATEDTHAT HIGHER-MODE OSCILLATORY INSTABILITY CAN BE CAUSED BY THE PREDICTED FEATURES. STABILITY ANALYSIS WAS APPLIED TO THE GEOMETRY OF THE EXPERIMENTAL APPARATUS AND THE RESULTS WERE COMPARED WITH EXPERIMENTS.THE MODE AND REGION OF UNSTABLE PARAMETERS WERE IN GOOD QUALITATIVE AGREEMENT.

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