Effect of wettability on bubble formation at gas nozzle under stagnant condition

静止水銀下におけるガスノズルからの気泡生成挙動に対する濡れ性の影響

粉川 広行  ; 菖蒲 敬久  ; 二川 正敏  ; Ahmed, B.*; 羽賀 勝洋  ; 直江 崇*   

Kogawa, Hiroyuki; Shobu, Takahisa; Futakawa, Masatoshi; Ahmed, B.*; Haga, Katsuhiro; Naoe, Takashi*

微小気泡注入は、核破砕中性子源の水銀ターゲット中の圧力波抑制に効果的である。微小気泡注入技術開発の観点から、水銀中でノズルからの気泡生成、及び成長挙動を理解することが重要である。水銀中での気泡生成の観測は、水銀が不透明であるので、SPring-8高強度X線を用いて可視化実験を行った。内径100m、及び外径200mのステンレス鋼製のノズルを、水銀で満たした容器の底にノズル先端を上向きに設置し、ヘリウムガスをノズルから水銀に注入して気泡生成挙動を観測し、光学的に観察した水中での気泡成長挙動と比較した。水銀中での気泡成長挙動は、水中のそれと全く異なった。すなわち、水中ではノズル先端から気泡が噴出するように成長するが、水銀中ではノズル外側を囲みながら気泡は成長した。ステンレス鋼に対する水銀の濡れ性は悪いため、ヘリウムガスはステンレス鋼表面に沿って容易に広がり、気泡はノズルを囲むように成長した。

It is important to understand the bubble formation behavior from the viewpoint of development on the micro bubble injection method into mercury to mitigate pressure waves in mercury target for spallation neutron source. Observation of bubble formation was carried out by using the high intense X-ray from SPring-8. A thin nozzle of 100 m in inner diameter and 200 m in outer diameter was installed into the bottom of vessel filled with mercury. Helium gas was injected to mercury through the nozzle. Bubble formation behavior in mercury was compared with that in water. Bubble formation behavior in mercury was quite different from that in water; though the bubble grew contacting the inside of the nozzle in water, it grew surrounding the outside of the nozzle in mercury. It seems that the wettability between the liquid and material of the nozzle causes the difference of bubble formation. This paper will discuss about the wettability effect on the bubble generation.