2019 Fiscal Year Annual Research Report
混相流超音波トモグラフィ法の開発による溶融鉛ビスマス二相流の流動計測とモデル化
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17H03175
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
村川 英樹 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (40467668)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齊藤 泰司 京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (40283684)
杉本 勝美 神戸大学, 工学研究科, 助教 (40420468)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 流体計測 / 超音波 / ボイド分布 / 二相流 / 液体金属 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超音波トモグラフィ計測システムにおいて、適切なボイド分布再構成アルゴリズムを開発し、液体金属二相流の流動評価をすることを目的とし研究を行った。過渡的なボイド分布を計測するため、一断面の計測に使用する超音波センサを、可能な限り少なくする必要がある。本研究では、広角超音波センサを8個使用し、50mm程度の配管において瞬時ボイド分布を計測可能とした。昨年度までに構築したトモグラフィ計測システムを用い、各センサを高速に切り替えて超音波の送受信を行い、全センサにおいて波形を取得する。得られた波形に対して、主に反射法に基づくボイド分布再構成法を構築した。一断面の計測に要する時間分解能として1ミリ秒を達成した。これを500フレーム毎秒で連続CT計測を行うことで、気泡の形状やボイド分布の計測を実現した。
常温で液体金属であるGaInSnを満たした内径50mmの円筒容器において、単一および連続して気泡を上昇させ、断面ボイド分布の連続CT計測を行った。比較のため、水－アルゴン二相流での計測も実施した。水－アルゴン二相流では気泡の変形が大きく、それに伴い気泡が揺動して上昇し、各気泡のボイド分布の差異が大きく生じた。一方、GaInSn－アルゴン二相流では、連続して上昇する気泡においても気泡通過位置の変化があまり生じず、気液密度比および表面張力の違いに起因して気泡形状がより球形となっていることが計測された。さらに100mm×30mmの矩形容器において，ニュートン合金（PbBiSn）を作動流体としたときの気泡流動評価を行った。気泡速度の評価に無電解メッキによる表面処理を行った超音波センサを用い、パルスドップラ法による計測を試みた。さらに、中性子ラジオグラフィを用いて気泡流動の計測を行い、気泡形状および気泡合体の違いを明らかとした。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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