2019 Fiscal Year Research-status Report
過熱状態崩壊を引き起こす超流動2次元乱流機構の解明
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18K18827
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
高田 卓 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (30578109)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村上 正秀 筑波大学, システム情報系(名誉教授), 名誉教授 (40111588)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 可視化 / 超流動ヘリウム / 過熱状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
可視化された狭小2次元流路中のHe II 中の過熱He I崩壊現象と別途行われた熱伝達実験の対応について整理し、過熱He I崩壊における気泡成長速度の速さが高い熱伝達率の一因であることが分かった。また、沸騰中の気泡周囲のHE IIの速度分布についてPIV結果がまとめられた。おおよそ当方的な超流動における2流体モデルで算出される速度分布バックグラウンドとして平均化処理すると現れ、その平均値に気泡振動と同期した速度変動分が加わったものであることが判明した。なお、この結果は重水素ー水素混合固体粒子を可視化トレーサーとして使用した結果で、当初予定していた中空ガラスビーズによる可視化には現状成功しておらず、計画通りに実験が遂行できたわけではない。
一方で、幾何学には前述の狭小2次元流路とは全く別の系ではある、一方を閉止した急縮小流路においても飽和He IIにおいて過熱とその崩壊が関係した間欠沸騰という類似現象を発見することができた。熱流束分布の観点からの類似点のある2つの系の比較を進めることで過熱崩壊現象の解明にゴーターミリンク則から計算される限界熱流束が過熱流体においても決定的な役割を果たしていることが類推される結果を得た。急縮小流路の拡大流路との比率によって過熱度、時定数が決定されていることが推測される。現状ではまだ、仮設の段階であり流路径をパラメータとして振った実験を進める必要が残っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
当初予定していた可視化手法に成功しておらず、別方式に切り替えるなどして時間を要したため遅れてしまっている。また、国内の液体ヘリウム枯渇の影響を受け実験機会に制限を受けるなどしたことも要因の一つとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで実験セットアップの構築を繰り返すあまり、冷媒を使った実験回数をあまり重ねてこなかった。2020年度においては開発要素の無い、既に構築された実験装置の微修正を加えることに限定し、実験回数を重ねることでこれまでに得た仮説の検証に集中することで研究成果を挙げるべく邁進する。
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| Causes of Carryover |
液体ヘリウム枯渇の影響を受け実験回数が制限されたことから予定していた消耗品費が大幅に減ったこと、また実験セットアップ開発の遅れから支出予定であった治具等の物品費、成果報告予定の学会のための旅費も翌年度に繰越すことになった。次年度は遅れをとり戻し実験回数を重ねるとともに精力的な成果発表に努める。
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