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Pulsed pressure induced cavitation erosion in mercury narrow channel under flowing conditions

水銀狭隘流路中における流動条件下での圧力波誘起キャビテーション損傷の評価

直江 崇 ; 粉川 広行; 田中 伸厚*; 二川 正敏

Naoe, Takashi; Kogawa, Hiroyuki; Tanaka, Nobuatsu*; Futakawa, Masatoshi

水銀ターゲットにおける圧力波励起キャビテーション損傷を抑制するために、水銀中への気泡注入とビームが入射する先端部の二重壁構造化の二つの損傷低減化技術を導入している。二重壁構造では、4m/s程度の高速流れと2mm程度の狭隘流路によるキャビテーション損傷の低減効果を期待している。キャビテーション損傷に対する二重壁構造の影響を定量的に評価するために、流速と狭隘壁の間隔を系統的に変化させて水銀中でキャビテーション損傷試験を実施した。その結果、表面粗さで評価した損傷は流速の増加によって低減することを明らかにした。一方、水銀流動条件下では流路間隔の影響はほとんど見られなかった。

We have introduced the following two techniques to mitigate the pressure wave-induced cavitation damage in the mercury target. One is the gas microbubble injection into the flowing mercury, and the other is the double-walled structure with a narrow gap channel at the proton beam entrance portion of the mercury vessel. The latter is expected to mitigate the cavitation damage due to the high-speed liquid flow ($$sim$$ 4 m/s) and the narrow gap boundary (2 mm). To quantitatively investigate the effect of double-walled structure on cavitation damage, cavitation damage tests were conducted by parametrically changing mercury flow velocity and gap width of the channel wall. The results showed that the damage evaluated as a surface roughness was reduced by increasing the flow velocity. By contrast, the effect of gap width on cavitation damage was hardly observed under flowing conditions.

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