浮遊液滴を利用した液体金属－溶融塩間の界面張力の測定

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25820378
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 中本 将嗣 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任助教(常勤) (80467539)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 界面張力 / 金属 / 溶融塩 / 液滴 / 浮遊

Research Abstract

・Poggiらが定義した浮遊係数を基に、液体金属、溶融塩の表面張力、両者間の界面張力の文献値を用いて、溶融塩上で液体金属が浮遊する系の探索を行った結果、液体Pb－溶融LiCl-NaCl-KCl系において液体Pbが浮遊する可能性を見出した。
・Poggiらが液体１上に浮遊する液体２の液滴を球形と仮定し、液滴の重量を液体１－液体２間に働く液体１の表面張力が支えるとした関係式ならびに密度、Tanakaらが提案した推算式により評価した3元系溶融塩の表面張力を用いて、同系において浮遊する液滴を見積もった結果0.12g程度のPb液滴が溶融LiCl-NaCl-KCl上に浮遊することが示唆された。また、界面張力の文献値がないため浮遊の可能性について検討はできなかったが、液体Pb－溶融Li2CO3-Na2CO3-K2CO3系について浮遊する液滴を見積もった結果0.26g程度のPb液滴が溶融Li2CO3-Na2CO3-K2CO3上に浮遊することが示唆された。
・Pb液滴－溶融Li2CO3-Na2CO3-K2CO3系の両系において約0.04gのPb液滴が浮遊することを作製した実験装置により確認し、浮遊液滴形状から界面張力を算出できることを明らかにした。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

提案する浮遊液滴を利用した金属－溶融塩間の界面張力の測定において、（１）金属－溶融塩系の環境に耐えうる、また、金属－溶融塩系の界面張力の測定を可能とする実験装置を作製した。（２）金属－溶融塩系で液滴浮遊条件の探索を行い、浮遊する液滴重量を明確にした。（３）作製した実験装置により金属－溶融塩間の界面張力の測定を行い、同系において界面張力の測定が可能であることを明確にした。

Strategy for Future Research Activity

引き続き液体Pb－溶融LiCl-NaCl-KCl系および液体Pb－溶融Li2CO3-Na2CO3-K2CO3系において、液体金属－溶融塩の界面張力の測定を複数回行い、測定した結果に基づき本測定手法の測定精度を確認する。また、得られた界面張力値に基づき浮遊係数の妥当性についても議論する。