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論文

Thermofluid analysis of free surface liquid divertor in tokamak fusion reactor

栗原 良一

Fusion Engineering and Design, 61-62, p.209 - 216, 2002/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:75.31(Nuclear Science & Technology)

高い核融合出力を達成するために、ダイバータは10MW/m$$^{2}$$以上の高熱流束に耐えなければならない。20MW/m$$^{2}$$以下の熱流束であれば、タングステンを構造材とした固体壁ダイバータでも除熱可能である。しかし、固体壁ダイバータでは、熱応力のような厳しい機械力学的状態の観点から、20MW/m$$^{2}$$を超える高熱流束を除去するのは極めて困難である。そのため、固体壁上を流れる液膜により熱を除去する液体ダイバータ概念がオプションとして検討されている。本論文は、液体材料としてFLiBe溶融塩を採用した場合に、高熱流束を受ける自由表面液体の熱流動解析について記述した。有限要素法解析コードADINA-Fにより、45度傾けたSiC/SiC複合材第一壁上をFLiBeが厚さ10mm,初速度0.5m/s,初期温度600$$^{circ}C$$で流入するとして計算した。流体の上部表面には、熱流束として25~100MW/m$$^{2}$$を与えた。液膜内に水車などを設置して二次流れを生じさせることにより伝熱の向上可能性を評価するため、二次流れの効果を等価熱伝導率10kW/mKで模擬した。解析結果から、二次流れを生じさせることにより3~4倍伝熱特性が改善し、100MW/m$$^{2}$$の熱流束も除熱可能であることがわかった。さらに、液体ダイバータとして固液混相流を使用することで固相の融解熱を利用した熱除去可能性を検討した。

論文

Thermal diffusivity measurement of molten salts by use of a simple ceramic cell

加藤 義夫; 古川 和男; 荒木 信幸*; 小林 清志*

High Temperatures-High Pressures, 15, p.191 - 198, 1983/00

溶融塩流に磁場が印加された場合の、管内誘起電圧の検討を、溶融塩ループを用いて行った。これは今後腐食挙動を解析するための基礎データとなるものである。SUS316 2インチ配管(内径54mm)の強制循環型溶融塩ループ(溶融塩:HTS[NaNO$$_{3}$$-KNO$$_{3}$$-NaNO$$_{2}$$])に、電磁石により塩流に直交して磁場を加えた場合の、塩中に誘起する電圧を高絶線可動ブローブにより測定した。結果は測定精度内で理論値と一致した。管璧近傍(r=26mm)における磁場誘起電圧Uを、磁束密度$$beta$$及び塩平均流速Vaをパラメータとして測定したが、Uは$$beta$$、Vaに対して直線関係にあり、たとえば$$beta$$=0.4T、Va=1.0ms$$^{-}$$$$^{1}$$の場合、管軸中心に対しU=$$pm$$10mVであった。実験においてStuart数は最大5.34$$times$$10$$^{-}$$$$^{4}$$であったが、磁場による流体力学的効果は認められなかった。

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