報告書番号

L10002

タイトル（和文）

バンドル流路内の多次元二相流計測センサの開発

タイトル（英文）

Development of Multidimensional Two-phase Flow Measurement Sensor in Rod Bundle

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

10×10燃料集合体を摸擬した、10×10バンドル流路における気液二相流動を計測できるサブチャンネルボイドセンサを開発した。開発したセンサは、模擬燃料棒間にワイヤ(11本×11本)を電極として配し、模擬燃料棒も電極(10本×10本)として用いて各電極間の導電率からボイド率を推定する。これにより、サブチャンネル流路中央の121箇所(11×11)だけでなく、模擬燃料表面近傍の400箇所(10×10×4)の合計521箇所のボイド計測率を同時に計測可能とした。
多次元二相流計測への適用可能性を水-空気二相流実験によって検証した結果、バンドル流路内二相流の気液混合・発達過程をボイド率分布、相速度分布、気相気泡コード長分布により三次元分布として評価できることを示した。
以上より、新たに開発したサブチャンネルボイドセンサはバンドル流路内気液二相流の高速三次元計測に適用できることがわかった。

概要 （英文）

In order to acquire multidimensional two-phase flow in 10x10 bundle, we devised Sub-Channel Void Sensor (SCVC) consisting of 11-wire by 11-wire and 10-rod by 10-rod electrodes. A conductance value in a proximity region of one wire and another gives void fraction in the center of subchannel region. A phasic velocity can be estimated by using two layers of wire meshes, like as so-called wire mesh sensor. We could obtain 121 points (= 11x11) of void fraction as well as those of phasic velocity. It is peculiarity of our devised sensor that void fraction near rod surface can be estimated by a conductance value in a proximity region of one wire and one rod. 400 additional points of void fraction in 10x10 bundle can be, therefore, acquired. The time resolution of measurement is up to 1250 frames (cross sections) per second. We demonstrate the capability in a 10x10 bundle with o.d. 10 mm and 3110 mm long. The devised sensor is installed in 8 height levels to acquire the two-phase flow dynamics along axial direction. A pair of sensor layers is mounted in each level and is placed by 30 mm apart with each other to estimate a phasic velocity distribution on the basis of cross-correlation function of the two layers. Air bubbles were injected through sintered metal nozzles from the bottom end of 10x10 rods. Air flow rate distribution can vary with a controlled valves connected to each nozzle. The devised sensor exhibited the quasi three-dimensional flow structures, i.e. void fraction, phasic velocity and bubble chord length distributions. These quasi three-dimensional structures explorer complexity of two-phase flow dynamics such as coalescence and breakup of bubbles in the transient phasic velocity distributions.

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