Dynamic responses of a solid wall in contact with a bubbly liquid excited by thermal shock loading

気泡を含む液体に接する固体壁面の熱衝撃に対する動的応答

二川 正敏  ; 直江 崇   

Futakawa, Masatoshi; Naoe, Takashi

核破砕中性子源ターゲットにおける液体水銀中の圧力波を気泡の吸収・減衰効果により低減するために、マイクロバブルを注入することが検討されている。マイクロバブルによる圧力波低減効果は、気泡サイズと圧力上昇速度に依存する。本研究では、注入するマイクロバブルの効果を調べるために陽子線入射に励起されるMPa/sオーダーの圧力上昇を気泡流中で放電法により模擬した。圧力波によって励起される壁面の振動を加速度計により計測するとともに、マイクロバブルの挙動を超高速度ビデオカメラにより観察した。また、気泡流中の音速を差分画像処理法により評価した。その結果、圧力波によって励起される気泡流に接する壁面の振動がマイクロバブルにより低減されることを確認した。

It is proposed that microbubbles are injected into the liquid metal to mitigate the impulsive pressure waves of spallation neutron target by means of absorption and attenuation effects. These effects are dependent on the relationship between bubble size and the rate of pressure increase. In the present experiment, a very rapid rise in pressure in the order of MPa/s, equivalent to the rise in pressure due to proton beam injection, was simulated by the electric discharge method in bubbly water to investigate the impulsive pressure mitigation effect of injected microbubbles. The solid wall response was measured using an accelerometer, and the dynamic responses of microbubbles were observed using an ultra-high-speed camera filming at frame/sec. It was confirmed from the experimental results that microbubbles are effective in reducing impulsive pressure waves and to suppressing the impact vibration of the solid wall in contact with the liquid.