Thickness distribution of high-speed free-surface lithium flow simulating IFMIF target

IFMIFターゲットを模擬する高速自由表面リチウム流の厚さ分布

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

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

国際核融合材料照射施設(IFMIF)の液体リチウム(Li)ターゲットはノズルにより平坦な自由表面流れとして形成され、約15m/sの高速で流れる。この液体Liターゲットの平坦度に焦点を当てて以下のように研究を実施した。IFMIFの1/2.5スケールの試験部を有する大阪大学LiループでのLi流実験では、本実験のために開発した接触方式でLi流の厚さを測定した。Kelvin航跡に関する解析的研究及び流路側壁近傍の航跡に関する数値計算もまた実施し、実験結果と比較した結果、実験及び接触角140度を仮定した数値計算での航跡の波頂は両方とも解析モデル上の等位相線と良い一致を示した。航跡の発生はLiと構造材(本研究では304SS)との間の濡れ性に依存するようである。

A liquid lithium(Li) target of International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF) is formed as flat plane free-surface flow by a nozzle and flows at high speed around 15 m/s. This paper focuses on flatness of the liquid Li target. A Li flow experiment was conducted in Osaka University Li Loop with a test section which was 1/2.5 scaled model of IFMIF. A thickness of the Li flow was measured and obtained by a contact method which was developed for the measurement. Analytical study on Kelvin wake and numerical calculation on wakes near side walls of the flow channel were also conducted and compared with the experimental results. As the results, positions of wake crest obtained from both of the experiment and numerical calculation assuming contact angle 140 agreed well with an iso-phase line of the analytical model. Generation of the wake are likely depends on wettability between Li and a structural material which is 304SS in the present study.