Effect of microbubble injection on cavitation erosion

キャビテーション損傷に及ぼすマイクロバブル注入の影響

Sun, X.*; 直江 崇   ; 二川 正敏  ; 前川 克廣*

Sun, X.*; Naoe, Takashi; Futakawa, Masatoshi; Maekawa, Katsuhiro*

J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)には水銀を標的に用いたパルス核破砕中性子源が設置されている。陽子ビームが標的に入射すると、水銀の熱衝撃に起因する圧力波が発生する。圧力波が水銀中を伝ぱする過程で発生する負圧によって、標的容器内壁に損傷を形成するキャビテーションが生じる。MLFでは、圧力波を低減するために水銀中へのマイクロバブル注入を実施している。本研究では、マイクロ秒スケールで持続する負圧に対するマイクロバブル注入の効果について、水中での超音波ホーンを用いた損傷実験により評価した。

Mercury target for pulsed spallation neutron source has been installed at the Materials and Life science experimental Facility (MLF) in the Japan Proton Accelerator Research Complex. At the moment of the proton beams bombard the target, pressure waves will be generated due to the thermal shock. On the process of the pressure wave propagation, negative pressure induces the cavitation which causes pitting damage on the inner surface of the target vessel. In the MLF, microbubbles injection into the flowing mercury is carrying out in order to mitigate the pressure waves. In this study, the effect of microbubbles on cavitation damage by microsecond-scale negative pressure was investigated through the vibratory horn tests in the bubbly water.