IFMIF/EVEDAリチウムターゲット系と試験設備系の実証試験と工学設計の活動報告,2; リチウムターゲットの安定性評価

Activities summary on lithium target system and test facilities in IFMIF/EVEDA project, 2; Flow stability of Li target

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

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

国際核融合材料照射施設(IFMIF)では、40MeV、125mAの重陽子ビーム2本分を液体Li壁面噴流(Liターゲット)に入射させて、Li(d,xn)反応により14MeV相当の中性子を発生させ、原型炉以降の核融合炉候補材料の照射試験を行う。IFMIFの工学実証・工学設計活動(EVEDA)事業において、IFMIFの1/3規模となるEVEDAリチウム試験ループを設計・建設し、その工学実証試験を実施してきた。本研究では、本ループにてIFMIF流動条件となる流速15m/s、Li温度250C、真空度10Paの下、本事業にて開発したレーザープローブ法を用いてLiターゲットの安定性を計測・評価した。同手法による計測不確かさは、平均厚みに対して0.06mm、平均振幅に対して0.01mmである。1計測地点あたりの計測時間は60秒間に設定した。重陽子ビームの入射が想定される領域を含んだ、Liターゲットの3次元平均厚み分布を計測した結果、IFMIF設計要求(1mm)を十分に満たす平滑な流れであった。ビーム中心位置における波高分布を計測した結果、振幅1mm未満の時間変動が主であり、平均振幅は0.26mmと非常に小さく、LiターゲットはIFMIF設計要求を満たすことを工学的に初めて実証した。

A high-speed (15 m/s) liquid lithium jet is planned to serve as the target of two 40 MeV - 125 mA deuteron two-beams in the International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF). The target thickness is required to be maintained within 25 1 mm under a vacuum condition of 10 Pa. In this study, we report the result of measurements of the Li target thickness under the IFMIF condition (Li speed of 15 m/s, vacuum pressure of 10 Pa, Li temperature of 250 C) in the EVEDA Li Test Loop. The target was found to be adequately smooth on average inside the corresponding IFMIF beam footprint. The measurement result of temporal fluctuations showed they were dominated by small waves with amplitude of less than 1 mm, and that the average amplitude at the center of beam footprint was 0.26 mm. Therefore, it was found that the Li target fulfilled the required stability for IFMIF.