Fabrication of bubbler nozzle for micro-bubble injection in liquid mercury

水銀中におけるマイクロバブル注入のためのノズル製作

Bucheeri, A.; 栗下 裕明*; 加藤 昌宏*; 直江 崇   ; 粉川 広行  ; 二川 正敏  ; 前川 克廣*

Bucheeri, A.; Kurishita, Hiroaki*; Kato, Masahiro*; Naoe, Takashi; Kogawa, Hiroyuki; Futakawa, Masatoshi; Maekawa, Katsuhiro*

液体水銀を用いた高出力核破砕中性子源では、パルス陽子線入射により励起される圧力波よってキャビテーションが生じ、水銀を包含するターゲット容器内壁にピッティング損傷が付加される。圧力波を抑制するために、水銀中へマイクロバブルを注入することが有効である。本報では、水銀の濡れ性,バブルサイズ,注入ガス流量,水銀流速等を考慮した数値解析を行い、水銀中におけるマイクロバブルを発生させるノズルの形状を決定した。これらの結果に基づき、微細な貫通穴が形成可能な粉末焼結によるノズル製作法を提案した。金属粉末とガラスファイバーの融点の差を利用し、焼結条件を制御することで微細な貫通穴が作成できることを確認した。

Mercury target system for high power spallation neutron sources is being developed. Proton beam will be injected into the target. Pressure waves will be generated and cavitation damage will be imposed on the target vessel. Injection of microbubbles may be effective to act as a cushion against pressure waves. Numerical simulations were carried out to investigate the optimum generation of microbubbles taking into account; wettability, bubbler size, gas flow rate, and liquid flowing velocity. It was found that orientation with respect to flowing liquid and bubbler geometry are essential parameters. The fabrication method uses Mo and 316L SS powders and glass fibers of 100 m in diameter. Sintering at a temperature between melting point causes glass to evaporate leaving a hole and densify the powder. Green compacts were prepared at various compressive loads and then subjected to sintering. The hole exhibited straightness and a circular cross-section, and was free from powder and glass.