真空下における液体金属噴流の流動挙動に関する研究,1; 噴流表面に生ずる搖動の計測

Study on flow characteristics on liquid metal jet in vacuum, 1; Measurement of fluctuation generated on surface

金村 卓治; 近藤 浩夫; 古川 智弘  ; 平川 康 ; 若井 栄一  

Kanemura, Takuji; Kondo, Hiroo; Furukawa, Tomohiro; Hirakawa, Yasushi; Wakai, Eiichi

国際核融合材料照射施設(IFMIF)では、定格流速15m/sの液体リチウム(Li)噴流を40MeV-250mAの重陽子ビームと核反応させて14MeV相当の中性子を発生させるためのターゲットとして採用する計画である。ターゲット厚みは10Paの真空下で251mm以内に維持するよう要求される。現在、工学実証・工学設計活動(EVEDA)事業にて建設したEVEDAリチウム試験ループにて、Liターゲットが上記要求値を満たすか確認するために流動安定度を計測している。本発表ではカバーガス圧0.12MPa(Ar)のもと流速10, 15, 20m/sにてLiターゲットを計測した結果を報告する。計測の結果、本試験で着目する重陽子ビーム照射中心部にて、ターゲットは流速10, 15, 20m/sにおいて計測時間60秒間の平均値で25.8, 26.0, 26.1mmの厚みであった。一方時間変動に関しては、同着目部において計測時間内での平均及び最大振幅はすべての流速でそれぞれ0.3及び1.5mmであった。したがって、正圧条件のもとでターゲットは設計要求値を厚み及び変動値ともに若干逸脱することがわかった。今後はIFMIF条件となる真空下で計測を行うとともに、逸脱量がターゲット設計上問題となるか評価する予定である。

A high-speed (15 m/s) liquid lithium (Li) jet is planned to be utilized as the target of two 40 MeV - 125 mA deuteron beams in the International Fusion Materials Irradiation Facility. The target thickness is required to be maintained within 25 1 mm under a vacuum condition of 10 Pa. This paper presents the measurement results of the Li target thickness at the velocity of 10, 15 and 20 m/s under an Ar pressure of 0.12 MPa. The target was found to be rather smooth and approx. 26 mm in thickness on average at the all velocities in the region of interest. As for temporal variation, average and maximum wave amplitude were approx. 0.3 and 1.5 mm respectively at the all velocities in the same region. Therefore, it was found that the Li target stability exceeded slightly more than the design requirement under an Ar pressure of 0.12 MPa. The next step is to measure the Li target under a vacuum condition and to evaluate whether the deviation is or not an issue on the target design.