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高出力密度の核融合炉第一冷却壁の液体金属ミスト冷却に関する熱・構造的研究

高功率密度聚变堆第一冷却壁液态金属雾冷却热工与结构研究

基本信息

批准号：
63055006
负责人：
戸田三郎
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Fusion Research
财政年份：
1988
资助国家：
日本
起止时间：
1988 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-63055006/
关键词：
液体金属核融合ミスト高温高熱負荷

项目摘要

昨年度の実験結果より伝熱面面積が広い場合(伝熱面直径100mm)には熱伝達効率は60〜70%となった。1個のナトリウム液滴が伝熱面に衝突し液膜を形成し伝熱面上に存在する時間は、本実験の液滴径及び液滴速度では、数msec以上と考えられので、ナトリウム液膜が伝熱面上で熱伝導により伝熱面温度と等しい温度に達するのに必要となる時間より十分に大きい。また、伝熱面上に厚さ1〜2mm程度の液膜が形成されてもナトリウムの熱伝導率は水等の物質と比較して大きいため、滞留液膜による熱抵抗の効果は小さいと考えられる。さらに、伝熱面が低温の場合の観察結果及びテスト部を模擬した可視化実験(作動流体として水を使用)から伝熱面上には、かなりの厚さの滞留液膜が形成されていることが判明した(伝熱面が高温の場合には、非常に細かいナトリウム霧のため伝熱面の観察はできない)。以上の点から考察して、伝熱面積が広い場合には、液滴が合体して伝熱面上に厚い滞留液膜をつくりそれが熱抵抗となり、熱伝達率が低下するものと考えられる。以上の伝熱モデルを検証するため今年度は、新たに伝熱面面積が狭く滞留液膜が形成されにくいテストターゲットを製作しナトリウムミスト流冷却実験を行い、伝熱面温度並びに除熱負荷の分布特性について検討した。テストターゲットの伝熱面直径は18mmで、後部に巻かれたシースヒータにより加熱される。実験結果は、理論値(完全吸熱)とよく一致することが判明した。これは使用したテストターゲットの伝熱面面積が小さいためナトリウム液滴による滞留液膜が形成されにくく、そのためナトリウム液滴と高温伝熱面との直接接触が生じている結果と考えられる。以上のように液体金属ミスト冷却では、滞留液膜が伝熱面上に形成されない条件下では、顕熱冷却効率はほぼ100%であることが実証された。

Last year's results showed that the heat transfer efficiency was 60 ~ 70% when the heat transfer surface area was large (heat transfer surface diameter 100mm). The time required for the formation of a liquid film on the hot surface of a liquid droplet to occur on the hot surface is very large, and the droplet diameter and droplet velocity are more than a few msec. A liquid film of 1 ~ 2mm thickness is formed on the heat transfer surface, and the thermal conductivity of the liquid film is compared with that of water. The results of observation and simulation of the hot surface at low temperatures are visualized (using actuating fluid and water), and the formation of a thick retentive liquid film on the hot surface is identified (the hot surface at high temperatures is extremely fine). The above points are investigated in the case of heat transfer area, liquid droplet aggregation, thick liquid film retention on heat transfer surface, heat resistance, heat transfer rate, etc. The above heat transfer test results show that this year, the new heat transfer surface area is narrow, and the liquid film is formed. The heat transfer surface temperature and heat transfer load distribution characteristics are studied. The diameter of the heating surface is 18mm, and the heating surface of the rear part is 18 mm. The theory is that The heat transfer surface area of the droplet is small, and the liquid film is formed by direct contact. The above liquid metal cooling effect is 100% when the liquid film is formed on the heat transfer surface.