Measurement of cavitation in a downstream conduit of the liquid lithium target for international fusion materials irradiation facility

国際核融合材料照射施設(IFMIF)用液体リチウムターゲット下流配管のキャビテーションの計測

近藤 浩夫; 金村 卓治; 古川 智弘  ; 平川 康 ; 若井 栄一  

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

幅広いアプローチ活動の一つである国際核融合材料照射施設(IFMIF)の工学実証・工学設計活動(EVEDA)の中で、EVEDAリチウム試験ループ(以下、ELTLと略す)の工学実証活動が行われた。IFMIFでは重陽子ビームターゲットに液体金属リチウムの壁面噴流(以下、Liターゲット)を採用し、Liターゲットは真空中(10Pa)を高速(15m/s)で流れ、重陽子との核反応で中性子を発生させるともにビーム入熱(10MW)を除去する。ELTLにおける工学実証活動の主な目的は、IFMIFリチウムターゲットの流動条件を模擬し、実験的にリチウムターゲットの安定性を評価・実証することである。その実証活動の中で、Liターゲットの下流域にキャビテーション現象に類似した音の発生を確認した。そこで、本研究では、発生した騒音をAEセンサーにより計測し、周波数分析を行い、音の強さをキャビテーション係数により整理した。その結果、(1)400kHzまでの周波数成分と、(2)一定のキャビテーション数で強さの急増が認められ、発生した騒音はキャビテーションであると結論づけた。

A liquid-Li free-surface stream is to serve as a beam target (Li target) for the IFMIF. As a major activity for the Li target in the IFMIF/EVEDA, the EVEDA Li test loop (ELTL) was constructed. This study focuses on cavitation-like acoustic noise in a conduit downstream of the Li target. This noise was detected by using acoustic-emission sensors. The intensity of the noise was examined versus cavitation number of the Li target. In addition, a time-frequency analysis for the acoustic signal was performed to characterize the noise. The results are as follows: (1) the intensity of the noise was increased as decreasing the cavitation number; (2) the noise was at first intermittent in a larger cavitation number, subsequently the noise became continuous as decreasing the cavitation number; (3) the noise consisted of a number of a high frequency acoustic emission which occurred in a short duration. For these results, we conclude that cavitation occurred in the downstream conduit.