1997 Fiscal Year Annual Research Report
革新的核融合炉用高熱流束除熱体EVAPORONの開発
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08558051
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
戸田 三朗 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60005387)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橋爪 秀利 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80198663)
石井 慶造 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00134065)
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| Keywords | EVAPORON / 第一壁 / 高熱流束負荷 / 金属多孔質体 / 数値解析 / SIMPLE法 |
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| Research Abstract |
EVAPORONの基本特性を明らかにするため、銅製加熱ヒーターブロックに直接接触するステンレス多孔質体中に水を浸透させ、多孔質体へ高熱流束で熱伝導流入する熱を水の蒸発、沸騰による相変化の潜熱により吸収する実験を実施した。数MW/m^2のレベルの高熱流束の除熱特性を実験的に実証し、さらに、数10MW/m^2以上の高熱流束熱除去の可能性を確認した。多孔質体中の温度分布の詳細な計測から、蒸発・沸騰による高熱流束の熱吸収がおこなわれている領域は、加熱面に接する極く薄い層内であり、そこでの温度分布が急峻な変化を示していることが明らかになった。多孔質体中の蒸発・沸騰2相流動の1次元及び3次元数値解析と実験データとの比較から、以下の事実が明らかになった。
(1)高熱流束熱吸収の層が薄いことから、蒸発蒸気の流出に伴う高温固体面近傍の流れは3次元的変化を示し、EVAPORONの性能に大きな影響を持っている。
(2)1次元の熱バランスによる解析と上記の2次元解析の結果より、実験結果は数MW/m^2のレベルの高熱流束の除熱特性であったが、EVAPORONの高熱流束熱吸収層の設計により数10MW/m^2以上の高熱流束熱除去の高い可能性が確認できる。
以上の結果を踏まえ、次年度における数10MW/m^2以上の高熱流束熱除去実証実験の計画と実験準備を行った。
さらに、金属多孔質体中の蒸発・沸騰2相流冷却の核融合炉高熱流束機器への適用について、他の冷却方式との比較の中で、非常に高い可能性のあることを国際会議における講義の中で公表した。
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Research Products
(5 results)
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[Publications] S.Toda: "Advanced Researches of Thermal-Hydraulics under High Heat Load in Fusion Reactors" Eighth International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics,Kyoto. 2. 942-957 (1997)
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[Publications] H, Nakadate, S.Toda and H.Hashizume.: "Molecular Dynamics Study on Surface Melting and Evaporation under High Energy Particle Flux" International Symposium on Advances in Computational Heat Transfer,Cesme. (to be published). (1997)
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[Publications] T.Kumazawa, S.Ebara, H.Hashizume and S.Toda: "Gas Entrainment Induced by Vortex Behind a Obstacle" Eighth International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics,Kyoto. 3. 1742-1746 (1997)
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[Publications] A.Jinzu, H.Hayakawa, H.Hashizume and S.Toda: "Experimental Research of Water Ingress Event into a Vacuum Vessel of a Nuclear Fusion Reactor" Eighth International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics,Kyoto. 3. 1311-1328 (1997)
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[Publications] S.Toda, H.Nakadate and H.Hashizume: "A New Approach of Molecular Dynamics Method with a divided Time Interval" Proceedings of the Tenth International Conference for Numerical Methos Thermal Problems,Swansea. 283-289 (1997)
