- 開講元
- 原子核工学コース
- 授業形態
- 講義
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- 月1-2(原講571, North No.2, 5F-571) 木1-2(原講571, North No.2, 5F-571)
- クラス
- -
- 科目コード
- NCL.N405
- 単位数
- 2
- 開講年度
- 2016年度
- 開講クォーター
- 2Q
- シラバス更新日
- 2016年4月27日
- 講義資料更新日
- -
- 使用言語
- 英語
- アクセスランキング
-
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講義の概要とねらい
核分裂原子炉と核融合炉で発生する熱とその冷却の理論について、流動伝熱学に基づき講義を行う。また、発生した熱の動力へのエネルギー変換論について熱力学に基づき講義を行う。
核分裂原子炉と核融合炉の熱設計と冷却上の安全確保に必要な熱流動の専門的理論を修得させることが本講義のねらいである。
到達目標
学生が、次の項目について理論的な計算および定性的な説明ができるようになる。（１）原子炉における熱発生、（２）原子炉の燃料要素内等の伝導伝熱、（３）原子炉の単相流冷却、（４）冷却材の相変化、（５）原子炉の沸騰二相流冷却、（６）原子炉の安全性に関わる熱流動現象、（７）原子炉の熱から電気へのエネルギー変換
キーワード
核分裂、核融合、原子炉、ブランケット、冷却、熱伝導、対流伝熱、沸騰、凝縮、二相流、熱サイクル
学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)
| ✔ 専門力 | 教養力 | コミュニケーション力 | 展開力(探究力又は設定力) | 展開力(実践力又は解決力) |
授業の進め方
講義を行い、各講義の内容に関する小テストを行って、次回の講義で小テストの評価結果を受講者に返却する。
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 熱発生（１） 核分裂反応と核融合反応による発熱 | 質量欠損による発熱の計算 |
| 第2回 | 熱発生（２） 冷却材、構造材、熱しゃへい体の内部の発熱、崩壊熱 | 崩壊熱の計算 |
| 第3回 | 伝導伝熱（１） 燃料要素内の温度分布 | 燃料要素の中心と表面の温度差の計算 |
| 第4回 | 伝導伝熱（２） 燃料被覆材、構造材、第一壁の温度分布 | 遮蔽体内の温度分布の計算 |
| 第5回 | 単相流冷却（１） 燃料要素表面の温度（冷却材の対流・輻射伝熱） | 燃料要素の表面温度の計算 |
| 第6回 | 単相流冷却（２） プレナム内多次元熱流動 | 熱流動解析のための保存方程式の導出法の確認 |
| 第7回 | 単相流冷却（３） 乱流現象と解析モデル | 乱流モデル式の導出方法の確認 |
| 第8回 | 冷却材の相変化（１） プール沸騰熱伝達と限界熱流束 | 沸騰曲線の説明 |
| 第9回 | 冷却材の相変化（２） 凝縮熱伝達（膜状・滴状凝縮、不凝縮ガス、直接接触凝縮） | 原子炉における凝縮の重要性の説明 |
| 第10回 | 沸騰二相流冷却（１） 気液二相流（流動様式、二相流理論） | 気液二相流の流動様式の説明 |
| 第11回 | 沸騰二相流冷却（２） 沸騰二相流（熱伝達、クオリティ、限界熱流束） | 沸騰二相流のクオリティの計算 |
| 第12回 | 原子炉の安全性に関わる熱流動現象（１） 温度成層化、熱衝撃・熱疲労、ガス巻き込み、汽水分離 | 講義で扱った熱流動現象の説明 |
| 第13回 | 原子炉の安全性に関わる熱流動現象（２） キャビテーション、液滴流、再冠水、二相臨界流、蒸気爆発 | 講義で扱った熱流動現象の説明 |
| 第14回 | 原子炉の安全性に関わる熱流動現象（３） 水撃、チャギング、二相流の流動不安定現象 | 講義で扱った熱流動現象の説明 |
| 第15回 | 原子炉の熱から電気へのエネルギー変換（蒸気タービンサイクル、ガスタービンサイクル、熱効率） | 原子炉の熱サイクル の熱効率の計算 |
教科書
テキストはWebサイトからダウンロードする．
参考書、講義資料等
[1] 青木成文、原子炉熱工学，養賢堂
[2] 甲藤好郎、伝熱概論、養賢堂
[3] 甲藤好郎、ほか、伝熱学特論、養賢堂
[4] 植田辰洋、気液二相流、養賢堂
[5]S. Glasstone & A. Sesonske, Nuclear reactor Engineering (4th ed.), Chapman & Hall
[6] R. Byron Bird, et al., Transport Phenomena (2nd ed.), John Wiley & Sons, Inc.
[7] H. Schlichting & K. Gersten, Boundary Layer Theory (8th ed.), Springer
成績評価の基準及び方法
レポートまたは期末試験
関連する科目
- NCL.N404 ： 熱流動・放射線計測実験
- NCL.N407 ： 原子力安全工学
- NCL.N406 ： 原子炉理論
- NCL.A402 ： 核融合炉工学
- TSE.A205 ： 流体工学基礎
- MEC.E201 ： 熱力学（機械）
- MEC.E311 ： 伝熱学
- SCE.M302 ： 熱工学基礎
- NCL.D403 ： シビアアクシデント工学実験
履修の条件(知識・技能・履修済科目等)
熱力学、流体工学、伝熱学、熱工学を履修していることが望ましい。
連絡先（メール、電話番号） ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。
教授 高橋実：mtakahas[at]nr.titech.ac.jp, 03-5734-2957
准教授 木倉宏成：kikura[at]nr.titech.ac.jp, 03-5734-3058
