IFMIF/EVEDAリチウム試験ループにおける実証試験の進捗,2; リチウムターゲットの厚み変動計測

Progress of activities in the IFMIF/EVEDA lithium test loop, 2; Thickness measurement of Li target

金村 卓治; 近藤 浩夫; 古川 智弘  ; 平川 康 ; 帆足 英二*; 鈴木 幸子*; 堀池 寛*; 若井 栄一  

Kanemura, Takuji; Kondo, Hiroo; Furukawa, Tomohiro; Hirakawa, Yasushi; Hoashi, Eiji*; Suzuki, Sachiko*; Horiike, Hiroshi*; Wakai, Eiichi

国際核融合材料照射施設(IFMIF)では、40MeV-250mAの重陽子ビーム2本に対して定格流速15m/sの液体リチウム(Li)噴流をターゲットとして採用する。現設計では、噴流厚みは10Paの真空下で251mm以内に維持するよう要求される。本発表では、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、高精度レーザー距離計を用いて0.12MPaのアルゴン雰囲気のもと流速10, 15, 20m/sにてLi噴流厚みを計測した結果と、厚みの解析結果を報告する。まず計測の結果、本試験で着目する重陽子ビーム照射中心部にて厚みは、若干の流速依存性は示したものの、計測時間60秒の間でおよそ26.01.5mm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平均および変動値ともにやや大きいことがわかった。また、湾曲壁に沿う流れの静圧勾配をモデル化し、ベルヌーイの定理と質量保存則から定常解として解析的に求めた厚みの予測値は、厚み平均値の実験結果とよく一致した。この結果から、現設計では静圧勾配が厚みの決定に支配的な要因であると考えられる。

A high-speed (15 m/s) liquid lithium (Li) jet is 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 presentation reports the measurement and analysis 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 measurement result showed that the thickness was approx. 26.0 mm 1.5 mm at the all velocities in the region of interest. Therefore, it was found that the Li target stability under an Ar atmosphere exceeded slightly more than the design requirement. By modeling static pressure gradient, the target thickness was analyzed based on the theory of fluid mechanics. The result showed good agreement with the measurement result, which means the static pressure gradient is a dominant factor for determination of the target thickness.