核融合炉の液体金属リチウム冷却に関する電磁流体・熱・構造的研究

1.超電導平行磁場中のLi流の熱伝達(阪大グループ)低Li流速0.25m/sでは磁場によりヌッセルト数が大きくなる傾向がみられ、B=2Tと3Tに於て温度変動が生ずる特異現象が観測された。原因は位相のずれよりセクター間の流動振動と推定される。2.垂直磁場・過渡条件下の水平Li流動・伝熱(東工大グループ)1)周波数0.05-0.3Hzの範囲で磁束密度を正弦状に変化させた場合、MHD圧損は、2-3秒の位相遅れを生じた。MHD圧損のピーク値は定常条件下の値に比べて、周波数と共に低下極小値を示した。位相遅れの原因は磁場による速度分布の遷移時間と考えられる。2)ステップ状変化の場合、磁束に対するMHD圧損の位相遅れのため、定常条件のMHD圧損の値より低下するが、やがて増加し、定常値を越え、3)Starfire条件で、偏平矩形管を磁場に垂直に配置した場合、伝熱的には問題ないがMHD圧損が過大となる。3.二重管NaK流MHD圧損(阪大グループ)主冷却ダクトの周辺に滞在する液体金属のダクト中MHD圧損への影響として、環状NaKが動く事によってMHD圧損が相当に減少する。4.絶縁円管によるMHD圧損低減(阪大グループ)誘起電流に垂直に絶縁平板を挿入した場合と絶縁円管を挿入した場合の二通りのNaK-MHD圧損実験を行なった。平板絶縁の場合は、絶縁しない場合に比べて、圧損は約半分強、又、円管絶縁の場合は、B=1.0Tでは4.6%、B=1.5Tでは3.2%に減少した。この様な大幅な低減は核融合炉の液体冷却のMHD圧損問題の解決にとって、極めて有望な見通しを与える結果である。次年度は矩形管について、一面絶縁と三面絶縁についてMHD圧損の低減効果を調べると共に解析コードを作成する。又、10年間の成果を総合的にまとめる。

1.超電導平行磁場中のLi流の熱伝達(阪大グループ)低Li流速0.25m/sでは磁場によりヌッセルト数が大きくなる傾向がみられ、B=2Tと3Tに於て温度変動が生ずる特異現象が観測された。原因は位相のずれよりセクター間の流動振動と推定される。2.垂直磁場・過渡条件下の水平Li流動・伝熱(東工大グループ)1)周波数0.05-0.3Hzの範囲で磁束密度を正弦状に変化させた場合、MHD圧損は、2-3秒の位相遅れを生じた。MHD圧損のピーク値は定常条件下の値に比べて、周波数と共に低下極小値を示した。位相遅れの原因は磁場による速度分布の遷移時間と考えられる。2)ステップ状変化の場合、磁束に対するMHD圧損の位相遅れのため、定常条件のMHD圧損の値より低下するが、やがて増加し、定常値を越え、3)Starfire条件で、偏平矩形管を磁場に垂直に配置した場合、伝熱的には問題ないがMHD圧損が過大となる。3.二重管NaK流MHD圧損(阪大グループ)主冷却ダクトの周辺に滞在する液体金属のダクト中MHD圧損への影響として、環状NaKが動く事によってMHD圧損が相当に減少する。4.絶縁円管によるMHD圧損低減(阪大グループ)誘起電流に垂直に絶縁平板を挿入した場合と絶縁円管を挿入した場合の二通りのNaK-MHD圧損実験を行なった。平板絶縁の場合は、絶縁しない場合に比べて、圧損は約半分強、又、円管絶縁の場合は、B=1.0Tでは4.6%、B=1.5Tでは3.2%に減少した。この様な大幅な低減は核融合炉の液体冷却のMHD圧損問題の解決にとって、極めて有望な見通しを与える結果である。次年度は矩形管について、一面絶縁と三面絶縁についてMHD圧損の低減効果を調べると共に解析コードを作成する。又、10年間の成果を総合的にまとめる。