報告書番号

L06006

タイトル（和文）

配管減肉現象に関わる流動特性の解明（その２）－配管径及びオリフィス径に依るはく離領域の流動特性－

タイトル（英文）

Investigation of Flow Characteristics on Pipe Wall Thinning (Part 2) -Features of Flow Separation Region affected by Pipe and Orifice Diameter-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

原子力・火力発電プラントの運用・管理において、系統配管の減肉現象は重要な問題である。減肉現象の中で最も注意すべきものは、大口径配管の大規模な破損に至る可能性を持つ流れ加速型腐食（FAC）である。配管の健全性を維持し、プラントを合理的に管理する為には、減肉箇所と減肉量の適切な予測に基づく検査が求められる。
本研究ではプラント配管における代表的な減肉部位であるオリフィスの下流域における、減肉検査範囲の普遍的な評価手法を構築すると共に、減肉面での物質移動に寄与し得る流動特性を解明することを目的とし、配管径(D)及びオリフィス径(d)をパラメータとした流動可視化実験を行った。
FACが顕著に発生する領域の範囲として、オリフィスからの距離Lをオリフィス高さhで無次元化する表現を用いることにより、配管径・オリフィス径に依らない無次元の評価手法を提案した。またこの評価手法により、現行の配管減肉管理規格*1)にて定める検査範囲で充分な保守性が担保できることを再確認した。
流れのはく離領域では、壁面沿いの逆向き流速が、オリフィスからの噴流の流速の1/3～1/2程度の大きさにもなり、またその標準偏差も逆向き流速の絶対値とほぼ同等の値となることがわかった。従ってこの領域における物質移動の評価においては、流速変動成分（乱流）を定量的に考慮する必要がある。
流れのはく離領域の壁面における軸方向・径方向の流速の標準偏差の比には、配管径への依存性があることがわかった。この傾向を実機の大口径管条件に外挿すると、物質移動の評価において径方向の変動成分はほぼ無視できることになる。

概要 （英文）

Flow Accelerated Corrosion (FAC) requires considerable attention in plant piping management, for its potential of catastrophic pipe rupture of main piping systems. For plant integrity and safety, pipe wall inspection must be conducted with proper prediction of FAC susceptible area and thinning rate. In view of fluid dynamics, turbulent properties on the wall and its extended area must be understood to evaluate the thinning region and thinning amount by FAC.
In this study, flow in orifice downstream was observed experimentally by PIV visualization method, to examine the turbulent properties which affect FAC. Flow separation region, which is assumed to include the most FAC-susceptible area, was evaluated universally with the reattachment point distance from the orifice normalized by the orifice height. Reverse axial velocity along the wall, which was found to be as large as1/3 to 1/2 of the jet velocity from the orifice, and its standard deviation of was approximately comparable. This would mean the importance of consideration for fluctuation component in evaluating mass transfer, rather than averaged axial velocity. The ratio of axial and radial velocity fluctuation at wall showed dependency to pipe diameter, which may lead to the possibility of neglecting radial fluctuation for large diameter pipe condition in plant piping systems.

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