Hydraulic analysis on effects of back-plate deformation upon stability of high-speed free-surface lithium flow for IFMIF target design

IFMIFターゲット設計のための背面壁変形が高速自由表面リチウム流の安定性に与える影響に関する流体解析

井田 瑞穂; 近藤 浩夫; 中村 和幸 ; 若井 栄一  

Ida, Mizuho; Kondo, Hiroo; Nakamura, Kazuyuki; Wakai, Eiichi

国際核融合材料照射施設(IFMIF)の液体リチウム(Li)ターゲットの工学設計のために、FLUENTコードを用いて2次元流体解析を実施した。この解析により、流路の背面壁部分の中心での滑らかな変形が高速自由表面Li流の流速及び圧力に与える影響を解明した。凸状の変形は噴流厚さを減少させるため、流速の上昇と圧力の低下をもたらした。凹状の変形の場合はその逆であった。IFMIFターゲットの中でのLi沸騰を防止するための背面壁変形の許容値は、凸状変形については1.0mm、凹状変形については3.0mmであった。また、沸騰が起きない限り、背面壁変形が影響を及ぼす空間的範囲は変形の近傍に限られた。

For engineering design of liquid lithium (Li) target of the International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF), two-dimensional hydraulic analysis was performed using code FLUENT. The analysis clarified effects of smooth deformation at the center of the back-plate part of the flow channel upon velocity and pressure in the high-speed free-surface Li flow. Convex deformations caused decrease in jet thickness and thus increase in velocity and decrease in pressure. Convex deformations caused vice versa. Acceptable limit of the back-plate deformation to avoid Li boiling in IFMIF target was 1.0 mm for the convex deformation and 3.0 mm for the concave deformation. Spatial range of the effects of the deformation was localized around deformation as far as no boiling.