液体金属中キャビテーションに関する理論シミュレーション研究

• 研究課題/領域番号: 20760122
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 井田 真人 独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター, 研究職 (60391356)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2009年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2008年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 気泡 / キャビテーション / 液体金属 / 壊食 / エロージョン / 気泡間相互作用 / キャビテーション初生 / 流体工学

研究概要

液体金属中で発生するキャビテーションに関する理論シミュレーション研究を通じ、主に複数のキャビテーション気泡が存在する現実的な場での豊かな気泡挙動に関する成果を得た。音による気泡同士の相互作用を考慮したモデルにより、キャビテーション発生の瞬間には様々なパターンの気泡挙動が発現しうることを明らかにした。さらに、気泡同士の相互作用により負の圧力パルスが発せられる可能性や、液体金属中に先在するガス気泡がキャビテーションの発生を押さえ込む場合があることを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Mitigation technologies for damage induced by pressure waves in high-power mercury spallation neutron sources (III)-Consideration of the effect of microbubbles on pressure wave propagation through a water test- (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Naoe, Hiroyuki Kogawa, Masatoshi Futakawa, Masato Ida
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Science and Technology 48(6) ページ: 865-872
  • NAID: 10028153697
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitigation Technologies for Damage Induced by Pressure Waves in High-Power Mercury Spallation Neutron Sources (III)-Consideration of the Effect of Microbubbles on Pressure Wave Propagation through a Water Test (2011)
  • 著者名/発表者名: 直江崇
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Science and Technology 巻: (掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distribution of microbubble sizes and behavior of large bubbles in mercury flow in a mockup target model of J-PARC (2010)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Haga, Takashi Naoe, Hiroyuki Kogawa, Hidetaka Kinoshita, Masato Ida, Masatoshi Futakawa, Bernard W.Riemer, Mark W.Wendel, David K.Felde, Ashraf A.Abdou
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Science and Technology 47(10) ページ: 849-852
  • NAID: 10026970314
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differences and similarity in the dynamic and acoustic properties of gas microbubbles in liquid mercury and water (2010)
  • 著者名/発表者名: Masato Ida, Katsuhiro Haga, Hiroyuki Kogawa, Takashi Naoe, Masatoshi Futakawa
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 79 ページ: 44401-44401
  • NAID: 40017072103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distribution of microbubble sizes and behavior of large bubbles in mercury flow in a mockup target model of J-PARC (2010)
  • 著者名/発表者名: 羽賀勝洋
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Science and Technology 巻: 47 ページ: 849-852
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differences and similarity in the dynamic and acoustic properties of gasmicrobubbles in liquid mercury and water (2010)
  • 著者名/発表者名: 井田真人
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan Vol.79
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multibubble cavitation inception (2009)
  • 著者名/発表者名: Masato Ida
  • 雑誌名: Physics of Fluids 21(11) ページ: 113302-113302
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the effect of microbubble injection on cavitation bubble dynamics in liquid mercury (2009)
  • 著者名/発表者名: Masato Ida, Takashi Naoe, Masatoshi Futakawa
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 600(2) ページ: 367-375
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bubble-bubble interaction : A potential source of cavitation noise (2009)
  • 著者名/発表者名: Masato Ida
  • 雑誌名: Physical Review E 79(1) ページ: 16307-16307
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multibubble cavitation inception (2009)
  • 著者名/発表者名: 井田真人
  • 雑誌名: Physics of Fluids Vol.21
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the effect of microbubble injection on cavitation bubble dynamics in liquid mercury (2009)
  • 著者名/発表者名: Masato Ida
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 600(2) ページ: 367-375
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitigation technologies for damage induced by pressure waves in high-power mercury spallation neutron sources (II)-Bubbling effect to reduce pressure wave- (2008)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Futakawa, Hiroyuki Kogawa, Shoichi Hasegawa, Takashi Naoe, Masato Ida, Katsuhiro Haga, Takashi Wakui, Nobuatsu Tanaka, Yoichiro Matsumoto, Yujiro Ikeda
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Science and Technology 45(10) ページ: 1041-1048
  • NAID: 10024260637
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitigation technologies for damage induced by pressure waves in high-power mercury spallation neutron sources (II) -Bubbling effect to reduce pressure wave- (2008)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Futakawa
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Science and Technology 45(10) ページ: 1041-1048
  • 査読あり
• [学会発表] キャビテーション初生における気泡間相互作用の役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井田真人
  • 学会等名: 第60回理論応用力学講演会
  • 発表場所: 東京工業大学(大岡山)
  • 年月日: 2011-03-08
• [学会発表] キャビテーション初生における気泡間相互作用の役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井田真人
  • 学会等名: 第60回理論応用力学講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] 水銀ターゲット圧力波抑制技術開発の現状 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井田真人
  • 学会等名: 第11回核破砕中性子源用材料技術の研究会
  • 発表場所: いばらき量子ビームセンター(東海村)
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] Multibubble Cavitation Inception (2010)
  • 著者名/発表者名: 井田真人
  • 学会等名: 日本機械学会2010年度年次大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学(名古屋)
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] Multibubble cavitation inception : Effects of bubble-bubble interaction under negative pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: 井田真人
  • 学会等名: The 20th International Congress on Acoustics
  • 発表場所: シドニー(オーストラリア)
  • 年月日: 2010-08-26
• [学会発表] 水銀中気泡群と水中気泡群の類似性:水銀中圧力波抑制技術に関する水を用いた代替実験の可能性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井田真人
  • 学会等名: 日本機械学会2009年度年次大会
  • 発表場所: 茨城大学 水戸キャンパス(茨城県)
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] The Effect of Gas Bubble Injection for Pressure Wave Mitigation in High-Power Neutron Sources-Differences and Similarities between Mercury and Water (2010)
  • 著者名/発表者名: 井田真人
  • 学会等名: The 19th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources
  • 発表場所: グリンデルヴァルト(スイス)
  • 年月日: 2010-03-08
• [学会発表] 水銀ターゲット圧力波抑制技術開発の現状 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井田真人, 粉川広行, 羽賀勝洋, 直江崇, 二川正敏
  • 学会等名: 第11回核破砕中性子源用材料技術の研究会
  • 発表場所: いばらき量子ビームセンター
• [学会発表] R&D status on cavitation damage in JSNS of J-PARC/MLF (2010)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Futakawa, Masato Ida, et al.
  • 学会等名: Tenth International Workshop on Spallation Materials Technology
  • 発表場所: Beijing, China.
• [学会発表] Multibubble Cavitation Inception (2010)
  • 著者名/発表者名: 井田真人
  • 学会等名: 日本機械学会2010年度年次大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
• [学会発表] Multibubble cavitation inception : Effects of bubble-bubble interaction under negative pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: Masato Ida
  • 学会等名: The 20th International Congress on Acoustics
  • 発表場所: Sydney, Australia.
• [学会発表] CANDLE燃焼方式に関する研究(XXV) Pb-208冷却材を用いたCANDLE炉心 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大川剛, 関本博, 田口絃士, 中山梓介, 井田真人, 二川正敏
  • 学会等名: 日本原子力学会2010年春の年会
  • 発表場所: 茨城大学
• [学会発表] J-PARC水銀ターゲットの微小気泡注入モックアップ試験(3)ターゲットモデル内の微小気泡分布 (2010)
  • 著者名/発表者名: 羽賀勝洋, 直江崇, 粉川広行, 木下秀孝, 井田真人, 二川正敏
  • 学会等名: 日本原子力学会2010年春の年会
  • 発表場所: 茨城大学
• [学会発表] J-PARC水銀ターゲットの微小気泡注入モックアップ試験(2)モックアップ試験装置と圧力損失特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 木下秀孝, 粉川広行, 羽賀勝洋, 直江崇, 井田真人, 二川正敏
  • 学会等名: 日本原子力学会2010年春の年会
  • 発表場所: 茨城大学
• [学会発表] J-PARC水銀ターゲットの微小気泡注入モックアップ試験(1)微小気泡注入装置の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 粉川広行, 羽賀勝洋, 直江崇, 木下秀孝, 井田真人, 二川正敏, 村木俊博, 京藤敏達
  • 学会等名: 日本原子力学会2010年春の年会
  • 発表場所: 茨城大学
• [学会発表] 水銀中気泡群と水中気泡群の類似性:水銀中圧力波抑制技術に関する水を用いた代替実験の可能性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井田真人, 直江崇, 二川正敏
  • 学会等名: 日本原子力学会2010年春の年会
  • 発表場所: 茨城大学
• [学会発表] Development of a compact mercury target with bubbling equipment to mitigate pressure waves (2010)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Haga, Takashi WAKUI, Kokei Hanano, Hiroyuki Kogawa, Takashi Naoe, Masato Ida, Masatoshi Futakawa
  • 学会等名: The 19th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources
  • 発表場所: Grindelwald, Switzerland.
• [学会発表] Development of bubble injection technique in JSNS mercury target (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Kogawa, Katsuhiro Haga, Takashi Naoe, Hidetaka Kinoshita, Masato Ida, Masatoshi Futakawa
  • 学会等名: The 19th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources
  • 発表場所: Grindelwald, Switzerland.
• [学会発表] The Effect of Gas Bubble Injection for Pressure Wave Mitigation in High-Power Neutron Sources-Differences and Similarities between Mercury and Water (2010)
  • 著者名/発表者名: Masato Ida, Takashi Naoe, Masatoshi Futakawa
  • 学会等名: The 19th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources
  • 発表場所: Grindelwald, Switzerland.
• [学会発表] Issues in estimating Bubble Distribution in mercury (2009)
  • 著者名/発表者名: 井田真人
  • 学会等名: The International Workshop on Pulsed Spallation Neutron Sources
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター(茨城県)
  • 年月日: 2009-11-12
• [学会発表] Comparison of bubbles' effects in mercury and water (2009)
  • 著者名/発表者名: 井田真人
  • 学会等名: The International Workshop on Pulsed Spallation Neutron Sources
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター(茨城県)
  • 年月日: 2009-11-12
• [学会発表] テッポウエビに学ぶキャビテーションノイズ発生法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井田真人
  • 学会等名: 日本機械学会2009年度年次大会
  • 発表場所: 岩手大学(岩手県)
  • 年月日: 2009-09-15
• [学会発表] Comparison of bubbles' effects in mercury and water (2009)
  • 著者名/発表者名: Masato Ida
  • 学会等名: The International Workshop on Pulsed Spallation Neutron Sources
  • 発表場所: IBARAKI Quantum Beam Research Center, Japan.
• [学会発表] Issues in estimating Bubble Distribution in mercury (2009)
  • 著者名/発表者名: Masato Ida
  • 学会等名: The International Workshop on Pulsed Spallation Neutron Sources
  • 発表場所: IBARAKI Quantum Beam Research Center, Japan.
• [学会発表] テッポウエビに学ぶキャビテーションノイズ発生法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井田真人
  • 学会等名: 日本機械学会2009年度年次大会
  • 発表場所: 岩手大学
• [学会発表] Numerical simulation study to predict pressure wave mitigation (2009)
  • 著者名/発表者名: Masato Ida
  • 学会等名: Mitigation of Cavitation Damage in Liquid Metal Spallation Targets, Review of recent activities, developments ; discussion of future plans
  • 発表場所: The Spallation Neutron Source, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, USA.
• [学会発表] Numerical simulation study to predict pressure wave mitigation (2009)
  • 著者名/発表者名: Masato Ida
  • 学会等名: Mitigation of Cavitation Damage in Liquid Metal Spallation Targets, Review of recent activities, developments ; discussion of future plans
  • 発表場所: The Spallation Neutron Source, Oak Ridge National Laboratory, USA
• [学会発表] ガスバブル-キャビテーションバブル間の相互作用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 井田真人
  • 学会等名: 圧力波・損傷抑制技術開発研究会
  • 発表場所: J-PARCセンター
  • 年月日: 2008-07-31
• [学会発表] 高エネルギー科学におけるキャビテーション問題-その抑制手法と結合振動子モデルを用いた解析- (2008)
  • 著者名/発表者名: 井田真人
  • 学会等名: 京都駅前セミナー～非線形現象の数理を考える～第8回
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都
  • 年月日: 2008-05-16
• [学会発表] 高エネルギー科学におけるキャビテーション問題 -その抑制手法と結合振動子モデルを用いた解析- (2008)
  • 著者名/発表者名: 井田真人
  • 学会等名: 京都駅前セミナー 〜非線形現象の数理を考える〜 第8回
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都
  • 年月日: 2008-05-16
• [学会発表] 気泡注入による水銀中キャビテーションの抑制 (2008)
  • 著者名/発表者名: 井田真人, 直江崇, 二川正敏
  • 学会等名: 日本機械学会第21回計算力学講演会
  • 発表場所: 琉球大学
• [学会発表] A large scale simulation for impact and blast loading issues (2008)
  • 著者名/発表者名: Norihiro Nakajima, Fumimasa Araya, Akemi Nishida, Yoshio Suzuki, Masato Ida, Tomonori Yamada, Noriyuki Kushida, Gyuhi Kimu, Chiaki Kino, Hiroshi Takemiya
  • 学会等名: International Symposium on Structures under Earthquake, Impact, and Blast Loading 2008
  • 発表場所: Arata Hall, Osaka Univ.Japan.
• [学会発表] マイクロバブル注入によるキャビテーション抑制の数値的検証 (2008)
  • 著者名/発表者名: 井田真人, 直江崇, 二川正敏
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2008
  • 発表場所: 神戸大学
• [学会発表] マイクロバブル注入によるキャビテーション抑制の数値的検証 (2008)
  • 著者名/発表者名: 井田真人
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2008
  • 発表場所: 神戸大学六甲台キャンパス
• [学会発表] A large scale simularion for impact and blast loading issues (2008)
  • 著者名/発表者名: Norihiro Nakajima
  • 学会等名: International Symposium on Structures under Earthquake, Impact, and Blast Loading 2008
  • 発表場所: 大阪大学荒田記念館
• [学会発表] 気泡注入による水銀中キャビテーションの抑制 (2008)
  • 著者名/発表者名: 井田真人
  • 学会等名: 日本機械学会第21回計算力学講演会
  • 発表場所: 琉球大学千原キャンパス