IFMIF/EVEDAリチウムターゲット系に関する日本側タスクの現状,3; 触針式液面計の設計及び製作

Present status of Japanese tasks for lithium target facility under IFMIF/EVEDA, 3; Engineering design and fabrication of contact-type liquid level sensor

金村 卓治; 近藤 浩夫; 古川 智弘  ; 山岡 信夫*; 鈴木 幸子*; 帆足 英二*; 堀池 寛*; 中村 和幸 

Kanemura, Takuji; Kondo, Hiroo; Furukawa, Tomohiro; Yamaoka, Nobuo*; Suzuki, Sachiko*; Hoashi, Eiji*; Horiike, Hiroshi*; Nakamura, Kazuyuki

国際核融合材料照射施設(IFMIF)のリチウム(Li)ターゲットは、10Paの真空下で高速液体噴流(運転範囲10-20m/s)の形態をとる。Liターゲットの安定性等を評価するために、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、大洗研究開発センターにEVEDA液体Li試験ループ(ELTL)を製作した。ELTLにおいて、Liターゲットを模擬した液体Li噴流の表面変動の計測に供する機器として、触針式液面計を開発した。本液面計は、触針と液面との接触を電圧降下として検知し、噴流の平均厚さや振幅の分布などの変動特性を取得するものである。開発の要点は、まず10Paの真空下で触針を0.1mmの分解能、0.01mmの位置決め精度で動作させることである。これに対し、装置内外での1気圧の差圧に耐えて位置決めできるモータと摩擦を低減したボールねじを選定した。また、本液面計をELTLに取付け・取外しする際、ELTL内はアルゴンガスの正圧雰囲気であるため、酸欠等の作業安全性を考慮しなければならない。そのため、準気密を保ったまま、取付け・取外しできるように設計した。性能検査の結果、本液面計は所定の性能を有することを確認した。

In the Engineering Validation and Engineering Design Activities (EVEDA) of the International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF) which is one of the Broader Approach (BA) activities, the thickness variation of the liquid lithium (Li) jet simulating the IFMIF Li target is planned to be measured in EVEDA Li Test Loop (ELTL). A contact-type liquid level sensor which will be utilized for thickness measurement was developed. The sensor can detect the contacts between a probe and Li, and by analyzing the contact signals, variation characteristics such as average jet thickness and an amplitude distribution can be obtained. One of the key points of development is to drive the probe by 0.1 mm step with repeat accuracy of 0.01 mm under vacuum condition of 10Pa. To satisfy such a requirement, a powerful motor which has good positioning performance and a friction-reduced ball screw were selected. It is finally confirmed that the sensor performance satisfies the specification.