核融合炉の液体金属リチウム冷却に関する電磁流体・熱・構造的研究

1986 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61050040
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 宮崎 慶次 阪大, 工学部, 助教授 (40029202)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮 健三 東京大学, 工学部, 教授 (30011191) ; 有富 正憲 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (60101002) ; 井上 晃 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (20016851) ; 井上 正二 大阪大学, 工学部, 教務職員 ; 西川 雅弘 大阪大学, 工学部, 助教授 (50029287)
• Keywords: 液体金属 / Li / NaK / MHD / 圧力損失 / 熱伝達 / 垂直磁場 / 超伝導平行磁場 / 偏平矩形管 / 異径接続円管

Research Abstract

本研究は、従来の個別公募研究を更に一歩進め、モジュール型冷却セルを想定し、設計・評価に資することを目的としている。このため、阪大のLiとNaKループ及び東工大のLiループを利用して、一連の研究課題を分担して実施する。又、国際協力のための基礎データを得る。本年度は各機関での従来研究を継続的発展させて、以下の研究を実施した。
(1)超伝導平行磁場下の強制循環Li流の熱伝達と端部圧力損失(大阪大)平行磁場下での強制対流熱伝達でも、自然対流の場合と同様、磁場を印加すると単調にゆらぎが抑制され熱伝達が劣化すると云う単純な結果とはなってない。特に、Li流速が0.25m/s程度の低流速の場合、1T以上の強磁場では周期が数秒の温度ゆらぎが生じ、2Tと3Tでは振動が増幅され振幅は5℃以上にも達するが、4T,5Tでは再び減少する。この点については、今後も実験を継続的に実施し、詳しく検討する予定である。
(2)垂直磁場下の偏平矩形管中Li流の熱伝達と圧力損失(東工大)1)非磁場下の熱伝達はラバスキー・カウフマンの式とほぼ一致した。2)極低流速を除いて、磁場が増大するにつれて、熱伝達率は乱流から層流への遷移により、一度低下しその後ハルトマン流効果により増大する。しかし、高磁場では飽和ないし再び低下した。3)磁場によるこの増加傾向は下流に行くほど大きくなる。4)k-ε二方程式乱流モデルによる2次元MHD流の解析結果は実験の傾向とほぼ一致している。
(3)垂直磁場下の異径接続円管内NaK流の圧力損失(大阪大)3/4"から11/2"へ口径比1:2で流れ方向に拡大する異径円管の接続部の前後の圧損は磁束密度の2乗と流速に比例し、MHD効果の大きい範囲では直円管のMHD圧損の和で近以できる。併し、接続部からずっと下流で圧力が特異的に減少する現象が起こる。

Research Products

• [Publications] Keiji MIYAZAKI: Journal of Nuclear Science and Technology.24. 582-593 (1986)
• [Publications] Keiji MIYAZAKI: Journal of Nuclear Science and Technology. 25. (1987)
• [Publications] Keiji MIYAZAKI: Fusion Technology,ANS. 10-3. 830-836 (1986)