IFMIFターゲットを模擬した液体金属リチウム自由表面流に生ずる波の計測と分析

Measurement and analysis of waves on free-surface flow of liquid lithium simulating IFMIF target

近藤 浩夫*; 金村 卓治*; 山岡 信夫*; 宮本 斉児*; 堀池 寛*; 井田 瑞穂; 中村 博雄; 松下 出*; 室賀 健夫*

Kondo, Hiroo*; Kanemura, Takuji*; Yamaoka, Nobuo*; Miyamoto, Seiji*; Horiike, Hiroshi*; Ida, Mizuho; Nakamura, Hiroo; Matsushita, Izuru*; Muroga, Takeo*

IFMIFリチウムターゲット流は1mPaの真空中を流速1020m/sほどの高速で凹面壁に沿って流れるよう設計されている。本研究はIFMIFの現設計を模擬した試験装置にてターゲット流表面に発生する波の波長・振幅を計測したものである。本実験に用いた大阪大学大型液体リチウム循環装置試験部はIFMIF用ノズルの1/2.5スケールモデルを有し、流速15m/s程度までの流動試験が可能である。実験では、リチウム流の自由表面を高感度CCDカメラで可視化し、その表面の流速に対する変化を明らかにし、可視化画像より表面に発生する波の波長を計測した。それら波による自由表面の変動計測には接触式プローブと呼ぶ計測装置を導入し、流速の変化に対する液面の平均的な厚みと、波高分布の計測に成功した。波高分布は無次元規格化を施し整理したうえで波の特徴を明らかにした。実験で得られたリチウム表面波の波高を平均波高で規格化したものとその発生頻度の確率密度との関係は、115m/sの流速範囲において、レイリー分布と非常によく一致しており、不規則な波の様相を呈すことが明らかになった。

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