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熱交換器の安全性向上に向けた気液二相流評価技術の開発

伝熱

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小室 吉輝

小室 吉輝

総合研究所

2012年入社
原子核工学専攻 修了

技術紹介

どのような研究をしているのですか?

実験と解析による気液二相流の評価技術開発です。

写真:蒸気発生器
蒸気発生器

原子力発電所の蒸気発生器と呼ばれる熱交換器の設計技術の開発に携わっています。炉心で発生した核エネルギーを熱エネルギーとして輸送する1次系冷却水と、沸騰して蒸気を発生し蒸気タービンを回す2次系の流体とが熱交換を行う機器であり、伝熱管と呼ばれる細管が集合した機器です。このような熱交換器においては、管群部分を流れる気液二相流の挙動が、性能評価や安全設計において重要となります。そこで、二相流の実験技術や解析技術を駆使し、流速分布や気相の多寡分布の評価を行っています。

気液二相流評価技術の開発として何をしていますか?

解析に必要な式の構築と実験による検証です

写真:水平配管内の気液二相流可視化観察例
水平配管内の気液二相流可視化観察例

気相と液相の2つの相が混在する現象であり、それを定量評価することが重要になります。汎用の解析コードを用いて二相流を解析するためには、相間作用を計算する構成式を組込む必要があります。現象を深く考え、支配的な要因(力など)が何かを推定し、構成式を構築した上で、実験データ等に基づき検証するというアプローチで研究を進めています。また、実験データの取得のためには、新規の二相流計測手法を導入したり開発したりすることもあります。
最終的には試験で伝熱性能を確認して、製品に適用することになりますが、ボイラ開発における伝熱試験では、ときには管内の水を超臨界圧まで昇圧したり、非常に大きな熱負荷環境を再現したりします。ひとりでは運転できない大型設備を用いて試験を行うため、常にチームで開発を行っています。

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