2013 Fiscal Year Research-status Report
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24561025
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
帆足 英二 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40520698)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀池 寛 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20252611)
木村 晴行 独立行政法人日本原子力研究開発機構, その他部局等, 研究員 (20343915)
鈴木 幸子 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20403157)
山岡 信夫 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), その他 (80444561)
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| Keywords | 液体金属噴流 / 磁場による湾曲 / ノズル一体型電磁石 / 重量低減 |
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| Research Abstract |
昨年度までの数値解析結果を踏まえ、電磁石用鉄心の設計を完了、製作した。具体的な作業を以下に示す。
液体金属噴流を湾曲させるのに必要な磁場（～1テスラ程度）を考慮した従来設計においてはその重量が1トンを超えるものとなってしまい、製作にあたってはその材料費などから現時点では実現が困難であった。そこで、重量を下げ、コスト低減を図るために、鉄心の設計を見直した。鉄心を単に小さくするだけでは磁場も弱くなってしまい、所定の目標磁場には遠く及ばなくなる。本研究では、従来設計よりも幅を広く、かつ高さを短くしつつ、コイル断面形状を最適化し、重量を下げつつ、磁場の低下を最小限に抑えるノズル一体型電磁石の形状を新たに考案した。それに基づいて、電磁軟鉄を用い、鉄心を製作した。
次に必要なのは、ノズル一体型電磁石を設置し、観察を行う試験部の製作である。試験部については、これら電磁石を支える架台が必要となる。当初に比べると大幅な重量低下を実現できてはいるが、それでも総重量は300kg程度となってしまう。そのため、それら重量物を支えつつ、試験を可能とするような架台が必要となる。また、試験部は基本的に開放空間となっているため、逸れて流れる液体金属を回収する構造も必要である。そこで、それらを考慮した専用の架台を設計した。また、架台は磁場に影響を与えてはならないため、材質として非磁性体であるSUSとアルミを用い、設計・製作した。
最後に、ループ設計を行った。ループはガス圧を用いた水頭圧駆動とし、作動流体には液体金属ガリウムを用いる。来年度は、この設計に基づき、ループを製作、試験を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ノズル一体型電磁石向け鉄心の製作に時間とコストが思ったよりかかってしまったため、その後の計画と工程に大きく影響した。また、ノズル一体型電磁石を設置する架台の設計に苦慮した。その大きな原因は、300kgに及ぶ重量物を支えつつ、試験観察用の大きな開口を設け、コスト低減で材料費を抑えるためにフレーム構造とせねばならないことが挙げられ、これらを全て満たす設計が非常に難しく、時間がかかってしまった。そのため、本来であれば今年度からループの製作を始める予定であったが、大きくずれ込み、来年度の製作となってしまった。
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| Strategy for Future Research Activity |
ループ製作における大きな課題は、ガス圧駆動にするために水頭圧を稼がねばならず、タンクを比較的高い位置に置かなければならないことである。回収した作動流体を高い位置に設置したタンクに戻すためには、ガス系を工夫しなければならない。簡単なのはもう一つタンク（回収用タンク）を製作することであるが、予算の都合からそれは難しい。そこで、回収側にもガス系を取り付け、上部タンクに戻すループを計画している。
これらを含め、想定以上にかかっているコストを抑えつつ、実験可能なループを製作していく。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初製作予定であったコイルを見合わせたため。見合わせた理由としては、製作する電磁石（主に鉄心）を支える架台の設計に手間取り、ギリギリまでその額が確定できず、架台のコストが跳ね上がった際の追加予算として残しておいたためである。しかし、架台のコスト増がある程度で抑えられたため、結果として残ってしまった。
当初の計画通り、コイルを製作するのに生じた差額分を用いる予定である。
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