バブリング用メゾノズルの開発要素

A Method of fabrication meso-nozzle for bubbling

大曽根 龍次; Bucheeri, A.; 栗下 裕明*; 加藤 昌宏*; 山崎 和彦*; 前川 克廣*; 直江 崇   ; 二川 正敏  

Osone, Ryuji; Bucheeri, A.; Kurishita, Hiroaki*; Kato, Masahiro*; Yamasaki, Kazuhiko*; Maekawa, Katsuhiro*; Naoe, Takashi; Futakawa, Masatoshi

液体水銀を用いた核破砕中性子源では、高強度のパルス陽子線が水銀ターゲットに入射すると、核破砕反応に起因する水銀の熱衝撃による圧力波が発生するとともに、キャビテーションによるピッティング損傷がターゲット容器内壁に形成される。この圧力波を抑制するために、ターゲット容器内の水銀にマイクロバブルを注入することが検討されている。本研究では、圧力波抑制のためのバブル生成用メゾノズルの製作法を提案した。本手法は、ガラスファイバーを含有する金属圧粉体を製作し、ガラスと金属粉の融点の差を利用し、粉末焼結により貫通穴を作成するものである。SUS316L及びモリブデンを用いて金属粉末の焼結性を調査した。その結果、モリブデンでは直径約100mで任意の長さの貫通穴を作成可能であることを確認した。

Liquid mercury target system for high power spallation neutron sources is being developed. When high intensity proton beams are injected into the target, pressure waves are generated by the thermal shock in mercury and pitting damage will be imposed on the target vessel. Bubble injection into mercury is effective to mitigate the pressure waves. In this work, we propose a method of fabricating meso-nozzle for bubble injection. The method is based on powder metallurgy by inserting thin glass fibers into a metal powder matrix to create a green compact, followed by sintering at a temperature between the melting points of the powder and the fiber. SUS316L and molybdenum powders were used as the nozzle matrix materials. In order to investigate optimum sintering condition, experiments were performed at different combination of pressing load and sintering temperature. We found that in molybdenum high relative density and straight hole with circlar cross section were obtained.