画像パターン追跡法による液体金属リチウム流自由表面速度計測

金村 卓治*; 近藤 浩夫*; 顧 和平*; 吉田 有佑*; 丹羽 勇太*; 山岡 信夫*; 宮本 斉児*; 井田 瑞穂; 中村 博雄; 松下 出*; et al.

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国際核融合材料照射施設(IFMIF)の液体リチウムターゲットは絞りノズルから放出される高速自由表面流であるので、ノズル出口直後で0m/sである自由表面流速は下流になるに従いせん断層の緩和により平均流速に近づく。この自由表面流速を正確に把握することはIFMIFの設計を進めるうえで必要不可欠である。そこで、大阪大学の液体リチウム循環装置を用いて、IFMIF標準仕様と同等の平均流速15m/sまでの自由表面リチウム流を発生させ、画像パターン追跡法により自由表面速度場を算出した。この手法はPIV技術と同様に微小時間間隔を置いた2画像の相関を計算アルゴリズムにより求めて速度場を算出するものであるが、液体リチウムにトレーサーを混入できないので自由表面の輝度パターンの相関を求めたことに特徴がある。実験の結果、自由表面付近のせん断層は短距離で緩和し、表面流速が平均流速とほぼ同等になることを明確にした。