核破砕中性子源水銀標的の耐久性向上に向けた研究開発,2; 気泡崩壊に伴う局所衝撃力における支配因子

R&D on mercury target for spallation neutron source to improve the durability under high power operation, 2

川島 広之; 粉川 広行  ; 二川 正敏  ; 祖山 均*; 久慈 千栄子*; 田中 伸厚*

Kawashima, Hiroyuki; Kogawa, Hiroyuki; Futakawa, Masatoshi; Soyama, Hitoshi*; Kuji, Chieko*; Tanaka, Nobuatsu*

J-PARC水銀ターゲットでは、キャビテーション損傷抑制を目的としたヘリウムガス気泡の注入が行われている。しかしながら最近、この注入ガス気泡が損傷を引き起こしている可能性が示された。高出力、耐久性向上のためには、「注入ガス気泡による損傷抑制効果」と「注入ガス気泡による損傷度合」とのバランスの最適条件を明らかにすることが重要である。本研究では注入ガス気泡の最適条件の提案を目的とし、その第一段階としてガス気泡崩壊時に生じる局所衝撃力に着目した。水中火花放電法を用いて壁面近傍に気泡を生成し、その挙動を高速度撮影するとともに、局所衝撃力による壁面での振動速度をレーザードップラー速度計で計測した。加えてKeller-Miksisの式による気泡挙動計算を行った。本報では、壁面近傍での衝撃力と気泡挙動との相関について議論する。

In the J-PARC mercury target, helium gas bubbles are injected to mitigate cavitation damage. However, it was recently shown that this injected gas bubbles may cause the damage. In this study, we focused on the local impact force generated when the bubbles collapse, as the first step to propose the optimum condition of the injected gas bubbles. Bubble behavior generated by the underwater spark discharge method near a wall surface was taken by the high-speed camera. At the same time, the vibration on the wall surface due to local impact force was measured with a laser Doppler vibrometer. In addition, bubble behavior was calculated by Keller-Miksis equation. Relationship between local impact force and bubble behavior will be discussed.