Performance test of a centrifugal supercritical hydrogen pump

遠心式超臨界水素ポンプの性能試験

達本 衡輝; 麻生 智一 ; 大都 起一; 上原 聡明; 櫻山 久志; 川上 善彦; 加藤 崇; 二川 正敏  ; 吉永 誠一郎*

Tatsumoto, Hideki; Aso, Tomokazu; Otsu, Kiichi; Uehara, Toshiaki; Sakurayama, Hisashi; Kawakami, Yoshihiko; Kato, Takashi; Futakawa, Masatoshi; Yoshinaga, Seiichiro*

J-PARC核破砕中性子源では、MW級の陽子ビームによる核破砕反応によって発生した高速中性子を用いて冷中性子に減速したビームを供給する。陽子ビーム1MW時における水素モデレータ容器内で発生する核発熱は約3.8kWであり、モデレータ性能を満たすためには、このモデレータ内の温度差を3K以内する必要があった。本研究では、大流量の超臨界圧水素を安定に強制循環させる超臨界水素ポンプをITERで開発した超臨界ヘリウムポンプの設計データベースを用いて新たに開発し、その性能特性試験を測定した。断熱効率は54%、循環流量は、世界最大流量200g/sを達成し、開発した超臨界水素ポンプは、設計値を十分満足する性能を有することを確認した。

A dynamic gas bearing centrifugal pump that circulated supercritical hydrogen with a large flow rate of more than 0.16 kg/s was developed to minimize the hydrogen density change at the moderator. The two pumps were simultaneously operated in parallel for redundancy. The performance test results indicated that the dimensionless characteristics for the single and the parallel operations existed on an identical curve. An outstanding peak adiabatic efficiency exited at the flow coefficient of 0.046, independently of the revolution. It was verified that the developed hydrogen pump satisfied the design requirement.