Fabrication and performance test of contact-type liquid level sensor for measuring thickness variation of liquid lithium jet in the IFMIF/EVEDA lithium test loop

IFMIF/EVEDAリチウム試験ループにおける液体リチウム噴流の厚み変動計測のための触針式液面計の製作と性能試験

金村 卓治; 近藤 浩夫; 帆足 英二*; 鈴木 幸子*; 山岡 信夫*; 堀池 寛*; 古川 智弘  ; 平川 康 ; 井田 瑞穂; 松下 出*; 若井 栄一  

Kanemura, Takuji; Kondo, Hiroo; Hoashi, Eiji*; Suzuki, Sachiko*; Yamaoka, Nobuo*; Horiike, Hiroshi*; Furukawa, Tomohiro; Hirakawa, Yasushi; Ida, Mizuho; Matsushita, Izuru*; Wakai, Eiichi

現在、国際核融合材料照射施設(IFMIF)の工学実証・工学設計活動(EVEDA)プロジェクトが日欧協力で進められている。本プロジェクトの枠組みで大洗研究開発センターに製作されたEVEDA液体Li試験ループ(ELTL)にて実施する、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、触針式液面計を製作した。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。本機器製作における開発上の留意点は、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。この条件を満たすため、モーメント荷重とセンサーの自重荷重を計算し、その計算結果に基づいて、装置内外での1気圧の差圧に耐えて位置決めできる高トルクモータと摩擦を低減した精密ボールねじを使用する設計を採用した。製作後に実施した性能試験の結果、触針の動作分解能及び位置決め精度は、それぞれ0.1mm, 0.01mmであり、所期の性能を満たすことを確認した。これによりプロジェクトの一つの重要なマイルストーンをクリアすることができた。

In the Engineering Validation and Engineering Design Activities (EVEDA) project of the International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF), thickness variation of a liquid lithium (Li) jet simulating the IFMIF Li target is to be measured in the EVEDA Li Test Loop. This paper presents fabrication and performance tests results of a contact-type liquid level sensor for measuring the jet thickness variation. The sensor can detect contacts between a probe and Li, and analysis of the contact signals yields average jet thickness and amplitude distribution. One of the key fabrication requirements is to drive the probe by 0.1 mm step with positioning precision of 0.01 mm under the vacuum condition of 10Pa. To achieve such requirements, a high torque motor reducer and a friction-reduced ball screw were selected. As a result of the performance tests, the measurement results of the positioning resolution and precision were 0.1 mm and 0.01 mm, respectively.