[2E05-09] Thermal Hydraulics Simulation 1

[2E05] Development of evaluation method on thermal stratification by cavity flow in a vertical branch pipe with elbow and horizontal section

Measurement and understanding of thermal hydraulics phenomena about thermal stratification

*Yoshiteru Komuro¹, Atsushi Kodama¹, Keiichi Hori ¹, Hironori Noguchi¹, Yoshiyuki Kondo¹, Koichi Tanimoto¹ (1. MHI)

Keywords:Cavity Flow, Thermal Stratification, Natural Convection, Thermal Fatigue, Swirl Flow

原子力プラント配管において、主管の高温水が閉塞分岐管に侵入し、温度成層界面を形成する現象が知られている（以下、侵入する流れをキャビティフローと称す）。鉛直－水平分岐管では、曲がり部に界面が形成されると周期的な温度変化によって熱疲労の可能性があり、キャビティフロー侵入深さの評価が重要である。現行の日本機械学会指針では、鉛直－水平管の適用口径が50Aのみとなっており、適用口径の拡張が課題となっている。大口径配管特有の現象を明らかにし、モデルを構築するために口径約200mmの試験を実施し、キャビティフロー領域及びその下流の水平管内に形成される自然循環領域の温度分布、流速分布を計測した。可視化と温度計測の結果、大口径配管の自然循環部は小口径配管と異なり、3層構造であることが明らかになった。また、キャビティフロー先端の熱成層界面の物質移動量を計測し、キャビティフロー侵入深さを決める熱成層界面における物理量を把握した。