2022 Fiscal Year Research-status Report
Study on mechanism of the cavitation erosion mitigation in narrow gap under flowing condition
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21K03888
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
直江 崇 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究職 (00469826)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | キャビテーション / 圧力波 / 高速度撮影 / 水中火花放電 / 壊食損傷 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，大強度陽子線に励起される圧力波に起因する水銀標的容器内のキャビテーション現象について，平行平板に挟まれた壁面境界の影響を受ける流れ場での損傷形成メカニズムと陽子線強度依存性を解明することを目的としている．
水中火花放電により平行平板内に模擬的に発生させた圧力波励起キャビテーションについて，高速度ビデオカメラを用いた現象の可視化，壁面振動計測等による気泡崩壊圧の計測を通じて，気泡成長・崩壊挙動に及ぼす壁面境界及び流れの影響を明らかにすることに加えて，損傷に影響する圧力波の強度依存性を評価することを目指す．
研究2年目であるR4年度は，研究初年度に整備した水銀標的の狭隘流路構造を模擬した可視化装置を用いて，水中火花放電によるキャビテーション気泡を狭隘流路内に発生させ，その成長・崩壊挙動の可視化を実施した．昨年度実施した予備試験の結果，キャビテーション気泡の挙動は，流路幅が狭くなると電極の影響を受けやすくなることから，R4年度は電極先端部の小径化を試み，針状の電極を製作して可視化試験を実施した．
しかしながら，針状の電極は，生成したキャビテーションの衝撃によって破損しやすく，可視化実験を効率良く進めることが困難であった．また，キャビテーション気泡発生時の挙動は，水中火花放電の閃光により可視化が困難であったため，強い閃光を除去して可視化できるように波長フィルタと赤外光源を整備した．次年度は，強度の高い電極へ変更し，可視化試験と衝撃圧計測を継続する．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
R4年度は，当初の計画通り，前年度設計製作した狭隘流路を有する流れ場でのキャビテーション気泡の観察が可能な装置を用いて，流速，流路幅を系統的に変化させた可視化実験を実施し，その結果を得たことから，おおむね順調に進展していると判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
流れやキャビテーション気泡の挙動に影響する水中火花放電の電極を小径化しつつ耐久性を向上させるために，銅からステンレス鋼等の強度のある材料へ変更する．また，波長フィルタにより放電時の可視化も可能となったため，衝撃波伝ぱの観点からもキャビテーション気泡挙動に関する壁面の影響を考察する計画である．
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| Causes of Carryover |
R4年度に予定していた外国出張を取りやめたため，外国出張に係る費用が次年度使用額として生じた．次年度使用額はR5年度分研究費と合わせて，消耗品購入及び旅費として使用する予定である．
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