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IFMIF/EVEDAリチウム試験ループにおける高速液体リチウム噴流の計測診断法

Diagnostics of high-speed liquid lithium jet for IFMIF/EVEDA lithium test loop

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

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

国際核融合材料照射施設IFMIFのリチウムターゲット(平均厚み25mmの液膜噴流)は、流速15m/s(運転範囲10m/s$$sim$$20m/s)にて、その厚みの変動が1mm以内となるよう、IFMIFの現設計では要求されている。したがって、噴流の安定性を実証することがIFMIF最終設計に必須となる。幅広いアプローチ(BA)活動の1つであるIFMIFの工学実証・工学設計活動(EVEDA)の枠組みの中で、現在(2011年1月)、日本原子力研究開発機構の大洗研究開発センターにてEVEDA液体リチウム試験ループが試運転中である。本ループにおいて、2011年度及び2012年度の2年間で、IFMIFターゲットを模擬した液体リチウム噴流の安定性実証試験等が実施される。安定性試験における計測対象は、噴流表面を伝搬する波の特性(振幅,周波数,速度),噴流の平均厚み、及びリチウムの蒸発量である。波の振幅及び噴流の平均厚みは触針式の液位レベル計を用いて計測される。波の周波数及び速度は高速度ビデオで撮影した連続画像を解析することで得られる。蒸発量は、薄膜測定用の水晶振動子の固有周波数変化及び液面近傍に据付けた金属板の重量変化から計測される。本発表では、これらの計測法を発表する。

In the current design of International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF), thickness variation of a liquid lithium target is required to be less than 1 mm. Therefore, validation of stability of the target is absolutely necessary for the final design of IFMIF. In Engineering Validation and Engineering Design Activities (EVEDA) of IFMIF, validation tests on stability of a lithium jet simulating the IFMIF target is planned to be conducted in EVEDA lithium test loop. Measurement objects of the tests are amplitude, frequency and velocity of surface waves, average thickness of the jet, and evaporation rate of lithium. Wave amplitude and average thickness will be measured by a contact-type liquid level sensor. Wave frequency and velocity will be obtained by analyzing sequential images recorded by a high-speed video camera. Evaporation rate of lithium will be obtained from frequency change of a crystal oscillator and weight change of a metal plate set near the jet surface.

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