Wave period of free-surface waves on high-speed liquid lithium jet for IFMIF target

IFMIFターゲット向け高速液体リチウム噴流上に生ずる自由表面波の周期

金村 卓治; 杉浦 寛和*; 山岡 信夫*; 鈴木 幸子*; 近藤 浩夫; 井田 瑞穂; 松下 出*; 堀池 寛*

Kanemura, Takuji; Sugiura, Hirokazu*; Yamaoka, Nobuo*; Suzuki, Sachiko*; Kondo, Hiroo; Ida, Mizuho; Matsushita, Izuru*; Horiike, Hiroshi*

高速液体リチウム噴流上に生ずる自由表面波の周期は、国際核融合材料照射施設(IFMIF)のリチウムターゲット実証のために、調査すべき重要な波の特性である。われわれは、これまで接触式の液面計を開発し、波の振幅や波長を計測してきた。本報告では周期特性の計測結果について発表する。実験は、大阪大学にあるリチウムループで行った。本リチウムループでは、IFMIFのリチウムターゲットを模擬した幅70mm厚さ10mmの平板上リチウム噴流を、最高流速15m/sまで、運転温度573Kにて生成できる。計測信号から、ゼロアップクロス法により自由表面上の不規則波を1波ずつ定義し、多数の波の周期を確率論的に整理した。その結果、波の周期の確率密度分布は、対数正規分布とほぼ等しくなった。一般的に、不規則な性質で知られる海洋波の周期が対数正規分布に従うことが指摘されている。本研究とこれまでのわれわれの成果から、海洋波に対し適用されてきた不規則波の性質が、水と表面張力が5倍異なるリチウムに対しても適用可能であることを示した。

Wave period of free-surface waves on a high-speed liquid lithium (Li) jet is very important wave characteristics to investigate for validation of a Li target of the International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF). In this paper, we report characteristics of wave period measured by a contact-type liquid level sensor. The experiments were conducted at a Li loop in Osaka University. In this loop, a plane Li jet simulating the IFMIF Li target can be controlled at the velocities of up to 15 m/s. Probability density distribution of the measured wave periods was nearly equal to the log-normal distribution. The fact that the wave period distribution is nearly equal to the log-normal distribution has been already identified in the ocean waves which are known for its random property. From present and previous our experimental results, it was concluded that random wave property developed for the ocean waves can apply to the free-surface waves on the Li jet.