Lifetime estimation of microbubble in mercury

水銀中におけるマイクロバブルの寿命評価

直江 崇   ; 長谷川 勝一   ; Bucheeri, A.; 二川 正敏  

Naoe, Takashi; Hasegawa, Shoichi; Bucheeri, A.; Futakawa, Masatoshi

水銀をターゲット材に用いた核破砕中性子源では、圧力波に励起されるキャビテーションによる損傷がターゲット容器の健全性を著しく低下させるとして問題となっている。圧力波を抑制するための方策の一つとして、水銀中へのマイクロバブル注入がある。任意の位置に最適な大きさのバブルを分布させるためには、溶解及び拡散により消滅するマイクロバブルの寿命を把握する必要がある。水銀は不透明であり、浮遊するマイクロバブルの測定が困難であることから、アクリル壁面に接するマイクロバブルの収縮挙動を観察し、その寿命を計測した。壁面におけるマイクロバブルの寿命から液体中に浮遊する場合の寿命を推定した。水銀中におけるヘリウムマイクロバブルの寿命は、現在検討中の気泡注入条件(気泡径,輸送距離)に対して十分長いことを示唆した。

Cavitation damage is a critical issue in high power mercury targets for pulsed spallation neutron sources. Cavitation is induced by pressure wave which is caused by rapid thermal expansion of mercury. Microbubble injection into the mercury target has studied to mitigate the cavitation damage. Bubble condition: distribution and size, will affect the mitigation effect. It is important to estimate bubble lifetime to determine the bubble distribution and injection region because the microbubbles are disappeared by dissolution and diffusion. In this study, since mercury is an opaque liquid, a shrinking behavior of helium microbubbles in contact with an acrylic wall were observed and their lifetime was measured. The actual lifetime of microbubble suspended in the liquid was estimated from the observed bubbles. The lifetime of microbubble in mercury is longer than that in water.