報告書番号

T98009

タイトル（和文）

溶融金属と水の液-液直接接触時の機械的相互作用の解明

タイトル（英文）

Study on Mechanical Interaction between Molten Alloy and Water

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

金属燃料FBRにおいて、起因過程の事象推移評価に重要な燃料ピン破損後の溶融燃料と冷却材の熱的・機械的相互作用(FCI)に焦点をあて、低融点合金と水を用いた模擬実験を実施し、液-液直接接触時の微粒化及び沸騰挙動の観察と、微粒化後の燃料模擬物質の固化形状及び粒径分布の測定を行った。さらに液-液直接接触体系での沸騰熱伝達に着目し、FCI時の冷却材沸騰現象の特徴を調べた。その結果、水中に浸入した溶融金属ジェットの微粒化は水の沸騰の度合に大きく影響され、二液の接触界面温度と水のサブクール度の条件により、３つのモードに分類できることが明らかとなった。また液-液直接接触強制対流沸騰体系では、溶融金属面の波打ちや微粒化に起因して伝熱面積が増加し、固体伝熱面に比べ熱伝達特性が向上することが分かった。これらの結果をもとに金属燃料炉心におけるFCI挙動を予備的に検討した結果、燃料ピンより放出された溶融燃料は、ナトリウムの発達した核沸騰により球形に近い粒子に微粒化されると予測された。

概要 （英文）

Simulant experiments using low melting point molten alloy and water have been conducted to observe both fragmentation behavior of molten jet and boiling phenomena of water, and to measure both particle size and shape of fragmented solidified jet, focusing on post-pin-failure molten fuel - coolant interaction (FCI) which was important to evaluate the sequence of the initiating phase for metallic fueled FBR. In addition, characteristics of coolant boiling phenomena on FCIs have been investigated, focusing on the boiling heat transfer in the direct contact heat transfer mode. As a results, it is concluded that the fragmentation of poured molten alloy jet is affected by a degree of boiling of water and is classified into three modes by thermal conditions of both the instantaneous contact interface temperature of two liquids and subcooling of water. In the case of forced convection boiling in direct contact mode, it is found that the heat transfer performance is enhanced by increase of the heat transfer area, due to oscillation of the surface and fragmentation of molten alloy. As a results of preliminary investigation of FCI behavior for metallic fuel core based on these results, it is expected that the ejected molten fuel is fragmented into almost spherical particles due to the developed boiling of sodium.

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