High-Temperature Ultrasonic Doppler Velocimetry for Lead-Lithium Flows
High-Temperature Ultrasonic Doppler Velocimetry for Lead-Lithium Flows
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铅锂流的高温超声多普勒测速
DOI：
10.1007/978-4-431-54067-0_31
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发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
et al
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Y.Ueki;et al
核聚变反应堆是一种很有前途的未来能源。磁约束聚变（MCF）包层采用高温液态金属（LM），如铅锂共晶合金（PbLi）作为冷却剂/氚增殖剂。LM- mcf包层的发展需要对等离子体限制磁场影响下的LM高温流动有全面的了解。高温超声多普勒测速技术（HT-UDV）作为一种流动诊断技术，用于获取不透明高温LM流动的局部速度分布。本文介绍了HT-UDV技术在PbLi流动速度剖面测量中的成功应用。研究了示踪颗粒的影响，以确定HT-UDV测量pbi流动的要求。HT-UDV系统在惰性大气中由旋转圆盘驱动的PbLi流上进行了测试。我们发现，要用HT-UDV成功测量PbLi的速度分布，需要熔融PbLi中含有足够数量的颗粒。x射线衍射分析表明，这些颗粒是由一氧化二铅（PbO）组成的。由于PbLi和PbO的比密度非常接近，PbO粒子有望在熔融PbLi中得到很好的分散。我们得出结论，PbO颗粒的良好分散使HT-UDV能够在大约12小时的操作时间内获得可靠的速度分布。
Nuclear fusion reactors are a promising candidate of the future power source. Magnetic confinement fusion (MCF) blankets adopt high-temperature liquid metals (LM) such as the lead-lithium eutectic alloy (PbLi), as a coolant/tritium breeder. Developments of the LM-MCF blankets require comprehensive understanding of the high-temperature LM flows under the influence of the plasma-confining magnetic field. A high-temperature ultrasonic Doppler velocimetry (HT-UDV) has been developed as a flow diagnostic technique to acquire local velocity profiles of the opaque, high-temperature LM flow. This paper describes HT-UDV technique that has been successfully applied to measure velocity profiles of PbLi flows. The impact of tracer particles is investigated to determine requirements for HT-UDV measurement of PbLi flows. The HT-UDV system is tested on a PbLi flow driven by a rotating-disk in an inert atmosphere. We find that a sufficient amount of particles contained in the molten PbLi are required to successfully measure PbLi velocity profiles by HT-UDV. An X-ray diffraction analysis is performed to identify those particles in PbLi, and indicates that those particles were made of the lead mono-oxide (PbO). Since the specific densities of PbLi and PbO are close to each other, the PbO particles are expected to be well-dispersed in the bulk of molten PbLi. We conclude that the excellent dispersion of PbO particles enables the HT-UDV to obtain reliable velocity profiles for operation times of around 12 h.
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