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Water flow experiments and analyses on the cross-flow type mercury target model with the flow guide plates

案内羽根を用いたクロスフロータイプ水銀ターゲットモデルの水流動実験及び解析

羽賀 勝洋  ; 寺田 敦彦*  ; 神永 雅紀  ; 日野 竜太郎

Haga, Katsuhiro; Terada, Atsuhiko*; Kaminaga, Masanori; Hino, Ryutaro

本研究では、大強度陽子加速器駆動の核破砕中性子源として計画されているクロスフロータイプ水銀ターゲット構造の有用性を、実験及び解析により評価した。実験に先立ち、1.5GeV,5MWの陽子ビームを仮定してターゲット容器内の水銀流速場及び温度場を解析し、水銀がクロスフロー流れとなること、及び最高温度を300$$^{circ}C$$以下(水銀沸点:356$$^{circ}C$$)に抑えられることがわかった。次に水流動実験のために製作した実機寸法のアクリルモデルを用いて、内部の水流動平均流速場を室温条件でPIV法により測定するとともに、水流動解析を行った。その結果、陽子ビーム照射領域の大部分でクロスフローが実現できていることが実験的に確かめられた。また、モデル入口のレイノルズ数が4.83E5以上の範囲で、解析結果は実験結果を良く再現した。これらの結果より、クロスフロータイプ水銀ターゲット構造と現在の解析システムの有用性を示すことができた。

The mercury target is used in the spallation neutron source driven by a high intensity proton accelerator. In this study the effectiveness of the cross-flow type mercury target structure was evaluated experimentally and analytically. Prior to the experiment, the mercury flow field and the temperature distribution in the target container were analyzed assuming the proton beam energy and power of 1.5GeV and 5MW. Then the average water flow velocity field in the target mock-up model, which was fabricated from plexiglass for a water experiment, was measured at room temperature using the PIV technique. Water flow analyses were also conducted. The experimental results showed that the cross-flow could be realized in most of the proton beam path area and the analytical result of the water flow velocity field showed good correspondence to the experimental result in the case of the Reynolds number of more than 4.83E5 at the model inlet. With these results, the effectiveness of the cross-flow type mercury target structure and the present analysis code system was demonstrated.

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パーセンタイル:27.65

分野:Nuclear Science & Technology

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