集合型熱拡散塔を用いる窒素15の濃縮法に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09480098
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 山本 一良 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50023320)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 登 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (70293652) ; 榎田 洋一 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (40168795)
• Keywords: 同位体分離 / 熱拡散 / 熱拡散塔 / 深冷 / 窒素同位体 / 窒素15 / 計算機シミュレーション / 数値解析

Research Abstract

昨年度に引き続き、中心軸熱線型熱拡散塔を用いて窒素同位体分離実験を行い、本研究で開発された二次元熱拡散塔分離性能数値解析コードの結果との比較を行った。昨年度は、実験において窒素同位体分子の熱拡散塔による分離は確認されたが、実験結果と解析結果の定量的な一致は見られなかった。本年度は、解析と実験の不一致の原因を解明するため、実験装置の改良および熱線表面温度の直接測定を行い、実験条件と数値解析条件を見直し比較を行った。分離実験は、冷壁温度が223,243,273Kの場合について、供給流量を10cm^3/min、運転圧力を0.1MPa、熱線と冷壁の温度差を245Kに固定し、カット(濃縮流量に対する供給流量の比)を0.1〜0.9に変化させて行った。分離実験と数値解析の結果を比較したところ、それぞれの冷壁温度に対して、カットを変化させた場合、実験から得られた分離係数は、数値解析結果とほぼ一致し、十分に傾向を表していた。次に、実験による分離係数からカットが、0.3,0.5,0.7の値を内挿し、それぞれのカットにおける分離係数の冷壁温度依存性を調べた。数値計算結果は、冷壁温度を下げるにつれて、分離係数が増加する傾向にあるが、実験結果は、243,273Kについては、どのカットにおいても実験結果と解析結果は良く一致するが、223Kに下げると、実験結果が解析結果の差が大きくなる。この原因は、数値解析では熱拡散ファクタの温度依存性の評価、分離実験では、質量流量計の変動が冷壁温度を下げるにつれて顕著になる傾向などがあることが考えられる。今後、さらに分離実験を継続し冷壁温度を下げるにつれて、実験結果と解析結果の差が大きくなる原因を明らかにする必要がある。

Research Products

• [Publications] H.Yamakawa: "Inverse Power Series Fittings of Temperature Dependence of Thermal Diffusion Fac-tors between Two Components of Hydrogen Isotope Molecules" Journal of Nuclear Science and Technology. 35. 234-239 (1998)
• [Publications] H.Yamakawa: "Effect of Gravity and Inter-molecular Performances of “Cryogenic-wall" Thermal Dif-fusion Column" Fusion Engineering and Design. 39/40. 1015-1020 (1998)