Free-surface characteristics of a liquid Li wall jet

液体リチウム壁面噴流の自由表面特性

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

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

本論文では、国際核融合材料照射施設(IFMIF)のLiターゲット開発のために研究されてきた液体Li壁面噴流の自由表面特性を包括的にレビューする。IFMIF-Liターゲットの開発において、自由表面波特性の科学的理解と、同特性を計測する診断機器の開発は、重要な課題であった。核融合工学分野における他の液体金属応用研究、例えば液体第1壁や液体ダイバーター概念でも、共通の課題がある。現時点で、われわれは全ての波の特性(波長, 周期, 波速(自由表面速度)、波高(振幅))と平均噴流厚さを測定する機器・手法を開発し、同特性に適用しうる確率分布および統計値を明らかにし、安定なIFMIF-Liターゲットの実証に至った。我々の研究成果は、IFMIF-Liターゲットのみならず、革新的な液体ダイバーターや第1壁概念へと適用可能である。

In this paper, free-surface characteristics of liquid Li wall jets studied for the Li target of the International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF) are comprehensively reviewed. In the development of the IFMIF Li target, scientific understanding of free-surface wave characteristics and development of diagnostic tools for measuring those characteristics were critical issues. Other liquid metal applications in the fusion engineering, such as a liquid first wall or a liquid diverter, have common issues as well. At present, the authors have developed diagnostic tools to measure all the wave characteristics and average jet thickness, and have shown applicable probability distributions to those wave parameters as well as statistical characteristic values of them, leading to the validation of the stable IFMIF Li target. Our research outcomes can be applied to not only the IFMIF Li target, but also innovative liquid metal diverter or first wall concepts.