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論文

Development of microbubble generator for suppression of pressure waves in mercury target of spallation source

粉川 広行; 直江 崇; 京藤 敏達*; 羽賀 勝洋; 木下 秀孝; 二川 正敏

Journal of Nuclear Science and Technology, 52(12), p.1461 - 1469, 2015/12

 被引用回数:15 パーセンタイル:79.67(Nuclear Science & Technology)

MW級核破砕中性子源の水銀ターゲットでは、大強度のパルス陽子ビーム入射により圧力波が発生する。圧力波の伝ぱはターゲット容器壁に沿って負圧の発生を引き起こし、キャビテーション損傷により容器が損傷する。ヘリウムガスの微小気泡を水銀中に注入することは圧力波及びキャビテーション損傷を抑制する効果的な技術の一つである。生成する気泡の大きさとJSNSの水銀ターゲットシステムへの設置のしやすさを考慮した場合、液体の旋回流を用いた気泡生成器(旋回流型気泡生成器)が気泡生成器として適していることが分かった。しかし、一つの旋回流型気泡発生器を流動する水銀中に用いた場合、生成器の下流に水銀の旋回流が残り、残留する旋回流は気泡の合体を引き起こし、結果として圧力波の抑制効果は十分でなくなる。この課題を解決するために、複数の旋回流気泡発生器を水銀の流動方向に垂直な面に並べた複数旋回流型気泡生成器を開発した。JSNSの運転条件で試験を行い、圧力波を抑制することが期待できる半径65$$mu$$mの気泡を生成できることを確認した。

口頭

J-PARC水銀ターゲットの微小気泡注入モックアップ試験,1; 微小気泡注入装置の開発

粉川 広行; 羽賀 勝洋; 直江 崇; 木下 秀孝; 井田 真人; 二川 正敏; 村木 俊博; 京藤 敏達*

no journal, , 

J-PARC水銀ターゲットでは、パルス陽子ビーム入射により圧力波が発生し、水銀の容器に、ピッティング損傷をあたえ、容器の寿命を著しく低下することが懸念されている。水銀中の圧力波、及び容器損傷を低減するために、流動水銀中に気泡発生装置を設置し、水銀中に微小気泡を注入する技術開発を行っている。その一環として、J-PARC水銀ターゲットのモックアップモデルを製作し、水銀ターゲット中での気泡の運動、及び圧力損失を調べる実験を行った。効果的な圧力波低減のために、より多くの微小気泡を、損傷が激しい水銀容器の先端に運搬する必要がある。また、水銀の流動を安定的かつ効率的に運転する観点から、気泡発生装置の圧力損失を低減する必要がある。本報告では、新たに開発した気泡発生装置からの発生気泡寸法と圧力損失に関して紹介する。

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