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直江 崇; 長谷川 勝一; Ahmed, B.*; 二川 正敏
no journal, ,
核破砕中性子源水銀ターゲットでは、陽子線入射により励起される圧力波を抑制するために、水銀中へ直径100
m程度のマイクロバブルを注入する計画である。任意の位置に最適な径のバブルを分布させるためには、水銀中におけるガスバブルの寿命を把握する必要がある。しかしながら、水銀中におけるマイクロバブルの寿命に関するデータは皆無に等しい。また、水銀は不透明であるため、光学的手法による気泡寿命の計測は容易でない。そこで、本報では壁面に接する水銀中のマイクロバブル寿命から、液体中に浮遊する気泡寿命の推定を試みた。その結果、水銀中におけるヘリウムマイクロバブル寿命は、水中と比較して長く、現在検討中の気泡径、及び輸送距離に対して十分長いことを示唆した。
STEM観察相原 純; 植田 祥平; 安田 淳; 石橋 英春; 沢 和弘; 本橋 嘉信*
no journal, ,
日本原子力研究開発機構(JAEA)は革新的高温ガス炉のためのZrC被覆燃料粒子の開発を行っている。ZrC被覆層は臭素過程でJAEAで製造されている。本研究では製造開始から2年目のZrC被覆層の微細構造について報告する。1年目については昨年報告した。低温で蒸着したZrC層は高温で蒸着したものよりも遊離炭素が少なかった。遊離炭素が少ないZrC層においてはZrC結晶粒は柱状で、昨年度報告したものとは異なる配向性を持っていた。ZrCの定比性に加えて、PyC/ZrC境界の構造も蒸着温度に依存した。高温で蒸着したZrC層においてはPyC/ZrC境界で繊維状の炭素が観察された一方で、低温で蒸着したZrC層には観察されなかった。
山口 義仁*; 粉川 広行; 直江 崇; 二川 正敏
no journal, ,
J-PARCの物質生命科学実験施設に設置される核破砕中性子源水銀ターゲットでは、核破砕反応に伴う水銀の急激な熱膨張に起因する圧力波が発生する。この圧力波の伝播によって、水銀を充填しているターゲット容器は、圧力波に起因した巨視的応力変動と、キャビテーション気泡崩壊に伴う局所衝撃を受けて壊食が発生する。これらの現象は、ほぼ同時に発生するため、これらの負荷応力の重畳効果に関する知見が、ターゲットの構造健全性評価の観点から必要である。本報では、巨視的応力として、静的引張り応力を負荷した状態で超音波振動法によるキャビテーション壊食試験を行い、キャビテーション壊食に対する応力負荷の影響を評価した。その結果、巨視的応力負荷の増加により、壊食損傷の程度が拡大することがわかった。
Bucheeri, A.; 粉川 広行; 直江 崇; 二川 正敏; 前川 克廣*
no journal, ,
液体水銀ターゲットを用いた高出力核破砕中性子源では、高強度のパルス陽子線入射に励起される圧力波によって水銀中にキャビテーションが生じる。このキャビテーションを抑制するために、水銀中に直径50から200m程度のマイクロバブルを注入することを検討している。気泡注入による効果は、注入する気泡サイズと気泡率に依存する。そこで、水銀中におけるノズル先端からのマイクロバブルの生成挙動を調べ、マイクロバブル生成技術を開発するために、数値流体力学コードを用いた静止及び流動水銀中における気泡注入シミュレーションを行った。その結果、静止水銀中では、気泡はノズル外壁を這うように成長することを明らかにした。また、流動水銀中では、水銀流の抗力とせん断力により、静止水銀中と比較して小さな気泡となることを確認した。
大曽根 龍次; Bucheeri, A.; 栗下 裕明*; 加藤 昌宏*; 山崎 和彦*; 前川 克廣*; 直江 崇; 二川 正敏
no journal, ,
液体水銀を用いた核破砕中性子源では、高強度のパルス陽子線が水銀ターゲットに入射すると、核破砕反応に起因する水銀の熱衝撃による圧力波が発生するとともに、キャビテーションによるピッティング損傷がターゲット容器内壁に形成される。この圧力波を抑制するために、ターゲット容器内の水銀にマイクロバブルを注入することが検討されている。本研究では、圧力波抑制のためのバブル生成用メゾノズルの製作法を提案した。本手法は、ガラスファイバーを含有する金属圧粉体を製作し、ガラスと金属粉の融点の差を利用し、粉末焼結により貫通穴を作成するものである。SUS316L及びモリブデンを用いて金属粉末の焼結性を調査した。その結果、モリブデンでは直径約100mで任意の長さの貫通穴を作成可能であることを確認した。
根本 寛幸*; 椎名 保顕; 稲垣 照美*; 小木 浩通*
no journal, ,
円柱カプセル内の相変化媒体が融解する場合、液相と固相の密度差による接触熱伝達により融解が促進される。接触融解は等温条件下では非常に高い伝熱特性を示すが、潜熱蓄熱等では通常、熱伝達率一定条件下で用いられるため、この場合の伝熱特性を近似解析と実験により求めた。実験では相変化媒体として水及びテトラデカンを用い、円柱としてアクリル及び銅を用いた。実験と解析の比較の結果、熱伝達率一定条件下では、融解速度は時間の経過とともに大きくなることが示され、両者は定性的に一致したが、アクリル円柱の場合には実験と解析に差が生じた。実験において固相形状を観察したところ、円柱材質がアクリル及び銅の場合で異なる形状を示したため、水にナイロン微粒子を懸濁し、流れの可視化画像をビデオで撮影し、流跡線を求めることにより自然対流を調べた。その結果、アクリルを用いた場合に液相内の自然対流が固相と円柱の境界付近にまで達し、それにより固相形状が変形し、固相と伝熱面の接触域が小さくなり、融解に影響を与えている可能性が示された。