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

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

金村 卓治; 近藤 浩夫; 杉浦 寛和*; 堀池 寛*; 山岡 信夫*; 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*; Furukawa, Tomohiro; Ida, Mizuho; Matsushita, Izuru*; Nakamura, Kazuyuki

国際核融合材料照射施設IFMIFの研究開発において、IFMIFのリチウムターゲットを模擬したリチウム噴流の安定性を実証することは極めて重要であり、EVEDAリチウム試験ループにてその実証試験が計画されている。本論文では、そのリチウム噴流の安定性実証試験にて使用される計測診断法をこれまでの開発を踏まえて紹介している。実証試験において、計測の対象となるのは、噴流の厚み,噴流表面を伝搬する波の波高・波長・周波数、及びリチウムの蒸発量である。流況観察に関して、CCDカメラや高速度ビデオといった商用カメラを用いる計画である。高速度カメラは、高速で伝搬する表面波の詳細な構造を理解するために使用される。そして、高速度ビデオ画像を画像粒子計測法で用いられるパターン追跡法により解析することで波の伝搬速度を、画像内定点の輝度変化のスペクトル解析により周波数を取得する。さらに伝搬速度と周波数から波長を得る。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。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。

Regarding R&Ds on the International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF), validation of hydraulic stability of a liquid Li jet simulating the IFMIF Li target is of crucial importance and thus, is planned to be performed using EVEDA Li test loop. This paper presents diagnostics of the Li jet to be implemented in validation tests of the jet stability. In the tests, the following physical parameters need to be measured; thickness of the jet; height, length and frequency of free-surface waves; and Li evaporation rate. A high-speed video (HSV) camera is planned to be used for understanding of detailed structure of free-surface waves, and the HSV images are to be analyzed to obtain wave velocity and frequency. To measure jet thickness and wave height, a contact-type liquid level sensor is to be used. With regard to Li evaporation rate, deposition of Li on the specimens installed near the free surface is to be measured. In addition, frequency change of a crystal quartz will be utilized.

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