Experiment on flow-induced vibration of fuel rod in HTTR
- 1. Japan Atomic Energy Research Inst., Tokai, Ibaraki (Japan). Tokai Research Establishment
Description
This study was performed in order to investigate flow-induced vibration characteristics of a fuel rod in HTTR (High Temperature engineering Test Reactor). The fuel rod used this experiment is a graphite fuel rod which simulated a specification of the HTTR's fuel rod. The experiment carried out up to Re = 31,000 using air at room temperature and pressure. Air flowed toward downstream in an annular passage consisted of the fuel rod and the graphite channel. Vibration amplitudes and frequencies of the fuel rod were measured by two noncontact displacement sensors fixed on a side wall of the graphite channel. The following conclusions were drived: (1) The fuel rod amplitudes increase with a increase of the flow rate and with a decrease of the fuel rod weight. (2) The fuel rod amplitudes are obtained by δ/De = 2.22 × 10-10Re1.43 (9,000 ≤ Re ≤ 31,000), where δ is the vibration amplitude, De the hydraulic diameter and Re Reynolds number. (3) The fuel rod frequencies shift from lower natural frequency to higher as the flow rate increases. (author)
Availability note (English)
Available from DOI: https://doi.org/10.3327/jaesj.30.518Abstract (Japanese)
日本原子力研究所で開発中の高温工学試験研究炉(HTTR)では、冷却材の流動条件によっては、燃料棒がその回りに生じる流体力に誘起されて振動する可能性がある。仮に振動する場合には、局所的な流量変動に伴って冷却材温度や燃料棒表面温度が変動するため、HTTRで期待する伝熱性能が得られないことが考えられる。燃料棒の振動は核的、熱的、機械的にも望ましくなく、その解明と防止に努力が払われてきた。従来の研究は既報に示したように、実験や解析を含めて数多く行われているが、その大部分は軽水炉や高速炉の燃料棒を対象にしたものであり、作動流体も水等の液体がほとんどである。この中で、Burgreen、Basile、Paidoussis、Blevinsらは燃料棒の振動振幅を求める実験式を導いている。しかしながら、HTTRの場合には他型式炉に比べて、(1)燃料棒は縦横比が小さく、剛性が高く、質量が大きい。(2)冷却材は気体である。(3)冷却材流路(等価直径 7 mm程度の環状流路)は極端に狭い。などの特徴を有しており、従来の研究からHTTR用燃料棒の振動特性を把握することは困難である。そこで今回、HTTR用燃料棒が単に冷却材だけに誘起されて振動するかどうか、もし振動するならばその発生限界はどうなのかを実験的に調べた。本研究により、HTTRの燃料設計の検討項目の1つであった燃料棒の流体振動問題に関して定量的なデータが得られた。(日本)Additional details
Additional titles
- Original title (Japanese)
- HTTR用燃料棒の流体振動実験
Identifiers
- DOI
- 10.3327/jaesj.30.518;
Publishing Information
- Journal Title
- Nippon Genshiryoku Gakkai-Shi
- Journal Volume
- 30
- Journal Issue
- 6
- Journal Page Range
- p. 518-525
- ISSN
- 0004-7120
- CODEN
- NGEGAL
INIS
- Country of Publication
- Japan
- Country of Input or Organization
- Japan
- INIS RN
- 54004055
- Subject category
- S21: SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS;
- Descriptors DEI
- ANNULAR SPACE; FLOW RATE; FLUID MECHANICS; FREQUENCY DEPENDENCE; FUEL RODS; GRAPHITE; HELIUM; HTGR TYPE REACTORS; HTTR REACTOR; MECHANICAL VIBRATIONS; PRIMARY COOLANT CIRCUITS; REACTOR SAFETY; REYNOLDS NUMBER
- Descriptors DEC
- CARBON; CONFIGURATION; COOLING SYSTEMS; DIMENSIONLESS NUMBERS; ELEMENTS; ENERGY SYSTEMS; ENRICHED URANIUM REACTORS; EXPERIMENTAL REACTORS; FLUIDS; FUEL ELEMENTS; GAS COOLED REACTORS; GASES; GRAPHITE MODERATED REACTORS; HELIUM COOLED REACTORS; HTGR TYPE REACTORS; MECHANICS; MINERALS; NONMETALS; RARE GASES; REACTOR COMPONENTS; REACTOR COOLING SYSTEMS; REACTORS; RESEARCH AND TEST REACTORS; SAFETY; SPACE
Optional Information
- Notes
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