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Experimental database for bed formation behaviors of solid particles

固体粒子ベッド形成挙動に関する実験データベース

Sheikh, M. A. R.*; Son, E.*; 神山 基紀*; 森岡 徹*; 松元 達也*; 守田 幸路*; 松場 賢一; 神山 健司; 鈴木 徹

Sheikh, M. A. R.*; Son, E.*; Kamiyama, Motoki*; Morioka, Toru*; Matsumoto, Tatsuya*; Morita, Koji*; Matsuba, Kenichi; Kamiyama, Kenji; Suzuki, Toru

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故における再配置過程では、微粒化デブリによる堆積ベッド形成挙動がデブリベッド冷却による炉容器内事故終息の観点で重要である。本研究では、粒子堆積ベッド形成挙動に関する実験データベースを構築するため、微粒化デブリを模擬した固体粒子を円筒型の水プール中へ重力落下によって放出させ、粒子堆積ベッドの形状及び高さを測定する実験を行った。本実験では、材質及びサイズの異なる3種類(アルミナ,ジルコニア,スティール)の球形・非球形粒子を用い、これらのパラメータが粒子ベッドの堆積形状に及ぼす影響を調べるとともに、その結果に基づき粒子ベッドの堆積高さを予測する整理式を実験データベースとして開発した。開発した整理式は、本実験で把握された重要パラメータに対する堆積ベッド高さの変化傾向をよく再現しており、広範な適用性を有していることが示された。

During the material relocation phase of core disruptive accidents in sodium-cooled fast reactors, the sedimentation behavior of fragmented debris leading to the formation of debris beds is crucial for in-vessel retention by debris bed cooling. In this study, a series of experiments using simulant materials was performed to develop an experimental database of bed formation behavior by gravity driven discharge of solid particles from a nozzle into a quiescent cylindrical water pool. The bed height as well as the bed shape was measured. Three types of spherical and non-spherical particles, namely Al$$_{2}$$O$$_{3}$$, ZrO$$_{2}$$ and stainless steel with different size were employed to study the effect of key experimental parameter on debris bed mound shape. Based on the experimental results, an empirical correlation as experimental database was proposed to predict the particle bed height. The proposed correlation reasonably reproduces the experimental trend of the bed height variation on the crucial factors. This result demonstrates a wide applicability of the proposed empirical model to predict the bed height in terms of all crucial factors with reasonable accuracy.

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