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Direct observation and control of liquid sodium flow dynamics using VUV-LIF-PIV technique under $$E$$$$times$$$$B$$ Lorentz force

真空紫外レーザー光と粒子画像流速計測法を用いたローレンツ力下での液体ナトリウム流動の直接観測と制御

福田 武司*; 高田 孝*; 堀池 寛*; 木村 暢之; 上出 英樹 

Fukuda, Takeshi*; Takata, Takashi*; Horiike, Hiroshi*; Kimura, Nobuyuki; Kamide, Hideki

最外殻に電子をひとつだけ持つアルカリ金属はプラズマ周波数より高い周波数領域で電磁波との干渉が小さくなるという仮定に基づき、理論的検討やナトリウムの分光特性の検討がなされている。これに従うように、今回、液体ナトリウムが人の眼には鏡のように見えるにもかかわらず真空紫外レーザー光に対してある程度透明であることが証明できた。この結果は、液体ナトリウム中の流速場を粒子画像流速計測法により計測できる可能性を示すものである。また、実験結果と比較するうえでLESコードを開発するとともに、ローレンツ力による渦構造への影響を評価できるナトリウムループを新しく設計した。

It was successfully proven that Na is reasonably transparent to the VUV (vacuum ultraviolet) laser radiation, although the liquid Na surface is highly reflective, being like a mirror to human eyes. The impact of this result is that the velocity field information inside the liquid Na can be visualized by implementing the well developed PIV (particle image velocimetry) technique. A large eddy simulation (LES) code has also been developed for comparison with the experimental results. Furthermore, the newly developed Na loop is designed so as to enable the application of electric and magnetic field in the orthogonal direction to each other that vigorous dynamics of vortices inside the liquid Na are resolved in the phase space under the Lorentz force.

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