検索対象:     
報告書番号:
※ 半角英数字
 年 ~ 
 年

Cavitation erosion induced by proton beam bombarding mercury target for high-power spallation neutron sources

高出力核破砕中性子源水銀ターゲットにおける陽子線入射に誘発されるキャビテーション損傷

二川 正敏; 直江 崇 ; 粉川 広行; 羽賀 勝洋; 沖田 浩平*

Futakawa, Masatoshi; Naoe, Takashi; Kogawa, Hiroyuki; Haga, Katsuhiro; Okita, Kohei*

J-PARCの水銀ターゲットでは、陽子線入射時に発生する圧力波が水銀を包含する容器へと伝ぱする際に、水銀と容器の界面には負圧によってキャビテーションが発生する。流動水銀中にマイクロバブルを注入することで、圧力波に励起されるキャビテーションの発生を低減するために、注入する気泡の条件を理論及び実験的に検討した。本報告では、特に、圧力波の伝ぱをミリ秒オーダーのマクロな時間スケールとマイクロ秒オーダーのミクロな時間スケールの現象に分けて検討した。前者は、ターゲット容器の振動と水銀の相互作用が支配的な現象であり、後者は、水銀中の圧力波伝ぱプロセスに不可欠な現象である。その結果、マクロな時間スケールでは、水銀中にキャビテーションを発生させる負圧の振幅が注入した気泡によって減少するため、マイクロバブルの注入がキャビテーションの発生を抑えるのに効果的であることを示した。一方、ミクロな時間スケールでは、注入した気泡は負圧の持続時間を減少させキャビテーション気泡の膨張を抑えることで、キャビテーションの攻撃性を低減させるが、その効果は十分ではなく、現状ではキャビテーション気泡が膨張する可能性があることを示唆した。

A liquid mercury target system for a megawatt-class spallation neutron source is being developed in the world. Proton beam is injected to the mercury target to induce spallation reaction. The moment the proton beams bombard the target, pressure waves are generated in the mercury by the thermally shocked heat deposition. The pressure waves excite the mercury target vessel and negative pressure that may cause cavitation along the vessel wall. Gas-bubbles will be injected into the flowing mercury to mitigate the pressure waves and suppress the cavitation inception. The injected gas-bubbles conditions were examined and the effects were predicted experimentally and theoretically from the viewpoints of macroscopic time-scale and microscopic time-scale, i.e. in the former is dominant the interaction between the structural vibration and the pressure in mercury, and in the later is essential the pressure wave propagation process.

Access

:

- Accesses

InCites™

:

パーセンタイル:53

分野:Thermodynamics

Altmetrics

:

[CLARIVATE ANALYTICS], [WEB OF SCIENCE], [HIGHLY CITED PAPER & CUP LOGO] and [HOT PAPER & FIRE LOGO] are trademarks of Clarivate Analytics, and/or its affiliated company or companies, and used herein by permission and/or license.