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【原発】水蒸気爆発の原理とは?1

水蒸気爆発の原理を調べました。

水蒸気爆発に関する研究より(リンク)
*リンク先に、図も載っています。合わせて見ると解りやすいです。
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■蒸気爆発のメカニズム
 蒸気爆発という現象を明らかにするためには、まず、その発生手順を明らかにする必要があります。さまざまな研究者がこの現象を観察し、大まかには右図のような手順で起こっているということが明らかとなりました。 

(1) まず初めに、高温のドロドロ熔けた金属Aと冷たい水Bが何らかの要因で接触します。

(2) すると、熔けた金属は水の中で細かく分裂し、その分裂した塊(熔融液滴といいます)1つ1つが蒸気の膜で覆われます(この現象は「Premixing(粗混合)」と呼ばれています。)。この蒸気の膜は断熱材と同じ効果をもっており、熔融液滴は熱をもったままの状態となります。

(3) 熔融液滴周りの蒸気の膜が何らかの要因で壊れ、液状の熔融液滴と水が直接接触した場合(溶けた液体状の金属と水が接触するので「Liquid-liquid contact(液-液接触)」と言います)、熔融液滴は更に細かく分裂し(この現象は「Atomization(微粒化)」と呼ばれています。)、水と直接接触する面積が更に増えます。そして、断熱材の役割を果たしていた蒸気の膜がなくなったので、急速に熱が移動し、水が蒸発することによって蒸気が発生します。蒸気の体積は水の体積よりもかなり大きいので、発生した蒸気が水を急激に押しのけようとします。この現象によって、圧力波が発生します。

(4) この圧力波が水中を伝播し、周りにある熔融液滴の蒸気膜を壊し始めます。そして、(3)の現象がおきます。この(3)、(4)が水の中で連鎖していき、最後は大きな圧力波を発生させ、爆発的な現象となります。

この4つの段階で、(3)の段階は蒸気爆発を起こすか起こさないかを決める段階であり、「Triggering(トリガリング)」と呼ばれています。つまり、このトリガリングを明らかにすることによって、蒸気爆発の発生条件を調べることができるのです。

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(2に続く)




西田香織
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