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陽子線励起圧力波による水銀中キャビテーションとその抑制手法に関する包括的研究

研究課題

研究課題/領域番号 23360088
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
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

二川 正敏  独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター物質生命科学ディビジョン, 研究主席 (90354802)

研究分担者 京藤 敏達  筑波大学, システム情報工学研究科(系), 教授 (80186345)
沖田 浩平  日本大学, 生産工学部, 准教授 (20401135)
羽賀 勝洋  独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター物質生命科学ディビジョン中性子源セクション, 研究主幹 (20354730)
粉川 広行  独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター物質生命科学ディビジョン中性子源セクション, 研究副主幹 (00354738)
直江 崇  独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター物質生命科学ディビジョン中性子源セクション, 研究員 (00469826)
涌井 隆  独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター物質生命科学ディビジョン中性子源セクション, 研究員 (50377214)
長谷川 勝一  独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター物質生命科学ディビジョン中性子源セクション, 研究副主幹 (90391333)
井田 真人  独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター物質生命科学ディビジョン中性子源セクション, 研究副主幹 (60391356)
金子 暁子  筑波大学, システム情報工学研究科(系), 講師 (40396940)
連携研究者 松本 洋一郎  東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (60111473)
金子 暁子  筑波大学, システム情報工学系, 講師 (40396940)
田仲 伸厚  茨城大学, 工学部, 教授 (30323207)
佐藤 治道  独立行政法人産業技術総合研究所, 先進製造プロセス研究部門, 研究員 (90357145)
渡辺 正夫  北海道大学, 大学院工学研究科, 教授 (30274484)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2012年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2011年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
キーワードマイクロバブル / キャビテーション / 損傷 / 圧力波 / 水銀
研究成果の概要

本研究は,液体水銀中にガスマイクロバブルを注入することにより,核破砕中性子源の水銀標的内に生じる陽子線励起圧力波,及びそれにより誘発するキャビテーションを低減するメカニズムを定量的に究明して,水銀標的の実用的な防護策を構築することを目的とした.すなわち,壁面近傍の流動気泡群分布,変動する弾性構造体と不均一気泡群との緩衝効果を加味した圧力波伝ぱ,壁面近傍流れ場でのキャビテーション気泡の成長・崩壊挙動,注入気泡条件と固体壁面損傷の相関について検討し,メガワット級の核破砕中性子源の実現に対して大きな障壁となるキャビテーションによる損傷を低減するための技術を構築した.

報告書

(4件)
  • 2014 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2015 2014 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 14件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (21件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Mechanical property change in the region of very high-cycle fatigue2015

    • 著者名/発表者名
      Z. Xiong, T. Naoe, T. Wan, M. Futakawa, K. Maekawa
    • 雑誌名

      Procedia Engineering

      巻: 101 ページ: 552-560

    • DOI

      10.1016/j.proeng.2015.02.066

    • NAID

      120006502222

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of microbubble generator for suppression of pressure waves in mercury target of spallation source.2015

    • 著者名/発表者名
      H. Kogawaa, T. Naoea, H. Kyotoh, K. Hagaa, H.Kinoshitaa, M. Futakawaa
    • 雑誌名

      J. of Nuculear Science ans Technology

      巻: 2015 号: 12 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1080/00223131.2015.1009188

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Material issues relating to high power spallation neutron sources2015

    • 著者名/発表者名
      M. Futakawa
    • 雑誌名

      IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering

      巻: 74 ページ: 012001-012001

    • DOI

      10.1088/1757-899x/74/1/012001

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cavitation erosion induced by proton beam bombarding mercury target for high-power spallation neutron source2014

    • 著者名/発表者名
      M. Futakawa, T. Naoe, H. Kogawa, K. Haga, K. Okita
    • 雑誌名

      Experimental Thermal and Fluid Science

      巻: 57 ページ: 365-370

    • DOI

      10.1016/j.expthermflusci.2014.05.014

    • NAID

      120006728100

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Experimental and numerical investigations of liquid mercury droplet impacts2014

    • 著者名/発表者名
      T. Naoe, R. Kenny, M. Futakawa, M. Otsuki
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Science and Technology

      巻: 9 号: 1 ページ: JFST0002-JFST0002

    • DOI

      10.1299/jfst.2014jfst0002

    • NAID

      130003393091

    • ISSN
      1880-5558
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 静止水銀中の狭隘部における圧力波誘起キャビテーション損傷2014

    • 著者名/発表者名
      直江 崇,二川正敏
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 80 号: 810 ページ: FE0025-FE0025

    • DOI

      10.1299/transjsme.2014fe0025

    • NAID

      130003399123

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Very high cycle fatigue in pulsed high power spallation neutron source2014

    • 著者名/発表者名
      Z. Xiong, M. Futakawa, T. Naoe, K. Maekawa
    • 雑誌名

      Applied Mechanics and Materials

      巻: 891-892 ページ: 536-541

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/amr.891-892.536

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dynamic behavior of liquid mercury droplets colliding with a solid surface2014

    • 著者名/発表者名
      T. Naoe, M. Futakawa
    • 雑誌名

      Applied Mechanics and Materials

      巻: 891-892 ページ: 391-396

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/amm.566.391

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Damage evaluation by impulsive response in structure filled with liquid2014

    • 著者名/発表者名
      T. Wan, T. Naoe, T. Wakui, M. Futakawa, K. Maekawa
    • 雑誌名

      Applied Mechanics and Materials

      巻: 891-892 ページ: 629-636

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/amm.566.629

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Small Gas Bubble Experiment for Mitigation of Cavitation Damage and Pressure Waves in Short-pulse Mercury Spallation Targets2014

    • 著者名/発表者名
      B. W. Riemer, M. W. Wendel, D. K. Felde, R. L. Sangrey, A. Abdou, D. L. West, T. J. Shea, S. Hasegawa, H. Kogawa, T. Naoe, C. H. Farny, A. L. Kaminsky
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Materials

      巻: 450 号: 1-3 ページ: 192-203

    • DOI

      10.1016/j.jnucmat.2013.10.011

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optically observation of mercury cavitation bubble collapsing2013

    • 著者名/発表者名
      直江 崇,二川 正敏
    • 雑誌名

      Experimental Thermal and Fluid Science

      巻: 44 ページ: 550-555

    • DOI

      10.1016/j.expthermflusci.2012.08.017

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] MIMTM を用いた水銀キャビテーションによる金属の壊食損傷構造2013

    • 著者名/発表者名
      義家 敏正,二川 正敏,直江 崇,小松 正雄,佐藤 紘一,徐 キウ,川合 將義
    • 雑誌名

      まてりあ

      巻: 52 号: 8 ページ: 390-394

    • DOI

      10.2320/materia.52.390

    • NAID

      10031189521

    • ISSN
      1340-2625, 1884-5843
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic responses of a solid wall in contact with a bubbly liquid excited by thermal shock loading2011

    • 著者名/発表者名
      M. Futakawa, T. Naoe
    • 雑誌名

      Experimental Thermal and Fluid Science

      巻: Vol.35 号: 6 ページ: 1177-1183

    • DOI

      10.1016/j.expthermflusci.2011.04.004

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 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: 48 号: 6 ページ: 865-872

    • DOI

      10.1080/18811248.2011.9711771

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Mechanical property change in the region of very high-cycle fatigue2015

    • 著者名/発表者名
      Z. Xiong, T. Naoe, T. Wan, M. Futakawa, K. Maekawa
    • 学会等名
      3rd International Conference on Material and Component Performance under Variable Amplitude Loading (VAL2015)
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2015-03-23 – 2015-03-26
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 1MWへ向けた水銀ターゲットシステムの取り組み2015

    • 著者名/発表者名
      羽賀勝洋,直江崇,涌井隆,粉川広行,甲斐哲也,木下秀孝,高田弘
    • 学会等名
      第3回物質構造科学研究所サイエンスフェスタ; 第6回MLFシンポジウム/第32回PFシンポジウム
    • 発表場所
      茨城県つくば市
    • 年月日
      2015-03-17 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Effect of gas microbubbles on pressure wave mitigation in the JSNS mercury target2014

    • 著者名/発表者名
      T. Naoe, H. Kogawa, T. Wakui, K. Haga, M. Teshigawara, S. Meigo, H. Kinoshita, M. Futakawa, H. Takada
    • 学会等名
      The 12th International Workshop on Spallation Materials Technology (IWSMT-12)
    • 発表場所
      Bregenz, Austria
    • 年月日
      2014-10-19 – 2014-10-23
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Very high-cycle fatigue behavior of the mercury target vessel for the spallation neutron source2014

    • 著者名/発表者名
      T. Naoe, Z. Xiong, M. Futakawa
    • 学会等名
      The 12th International Workshop on Spallation Materials Technology (IWSMT-12)
    • 発表場所
      Bregenz, Austria
    • 年月日
      2014-10-19 – 2014-10-23
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] In-situ structural integrity evaluation for high-power pulsed spallation neutron source -Effect of cavitaion damage on strutural vibration-2014

    • 著者名/発表者名
      T. Wan, T. Naoe, M. Futakawa
    • 学会等名
      The 12th International Workshop on Spallation Materials Technology (IWSMT-12)
    • 発表場所
      Bregenz, Austria
    • 年月日
      2014-10-19 – 2014-10-23
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Very high-cycle fatigue behavior in mercury target vessel for high-power pulsed spallation neutron source2014

    • 著者名/発表者名
      Z. Xiong, T. Naoe, M. Futakawa, T. Wakui, H. Kogawa, K. Haga, K. Maekawa
    • 学会等名
      21st International Collaboration on Advanced Neutron Source (ICANS-21)
    • 発表場所
      茨城県水戸市
    • 年月日
      2014-09-29 – 2014-10-03
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Thermal hydraulic design of double-walled mercury target vessel2014

    • 著者名/発表者名
      K. Haga, T. Naoe, T. Wakui, H. Kogawa, H. Kinoshita, M. Futakawa
    • 学会等名
      21st International Collaboration on Advanced Neutron Source (ICANS-21)
    • 発表場所
      茨城県水戸市
    • 年月日
      2014-09-29 – 2014-10-03
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] オーステナイト系ステンレス鋼の超高サイクル疲労による力学特性変化2014

    • 著者名/発表者名
      熊志紅,直江崇,二川正敏,前川克廣
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部第50期秋期講演会
    • 発表場所
      宮城県多賀城市
    • 年月日
      2014-09-05
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 狭隘流路中の気泡崩壊によるジェット噴出に及ぼす壁面距離の影響2014

    • 著者名/発表者名
      直江崇,万涛,粉川広行.二川正敏
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部第50期秋期講演会
    • 発表場所
      宮城県多賀城市
    • 年月日
      2014-09-04 – 2014-09-05
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Development of the techniques to mitigate the cavitation damages in the J-PARC mercury target2014

    • 著者名/発表者名
      K. Haga, H. Kogawa, T. Naoe, T. Wakui, M. Futakawa, H. Takada
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Science at J-PARC (J-PARC 2014)
    • 発表場所
      茨城県つくば市
    • 年月日
      2014-07-12 – 2014-07-15
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Targetry overview2014

    • 著者名/発表者名
      M. Futakawa
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Science at J-PARC (J-PARC 2014)
    • 発表場所
      茨城県つくば市
    • 年月日
      2014-07-12 – 2014-07-15
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Analytical study of thermal hydraulics for design of double-walled mercury target vessel2014

    • 著者名/発表者名
      K. Haga, H. Kogawa, T. Wakui, T. Naoe, M. Futakawa
    • 学会等名
      The 5th High Power Targetry Workshop
    • 発表場所
      Illinois, USA
    • 年月日
      2014-05-20 – 2014-05-23
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Material issues relating to high power spallation neutron sources2014

    • 著者名/発表者名
      M. Futakawa
    • 学会等名
      Advanced Materials for Demanding Applications
    • 発表場所
      St Asaph, UK
    • 年月日
      2014-04-07 – 2014-04-09
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Study on high-strain-rate tensile fatigue properties of irradiation hardening simulated austenitic stainless steel2013

    • 著者名/発表者名
      Z. Xiong, T.Naoe, M. Futakawa, K. Maekawa
    • 学会等名
      日本機械学会第21回機械材料・材料加工技術講演会(M&P2013)
    • 発表場所
      東京都八王子市
    • 年月日
      2013-11-08 – 2013-11-10
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Cavitation erosion induced by proton beam bombarding mercury target for high power spallation neutron source2012

    • 著者名/発表者名
      二川 正敏,直江 崇,粉川 広行,羽賀 勝洋,沖田 浩平
    • 学会等名
      International Symposium on Cavitation (CAV2012)
    • 発表場所
      シンガポール,クラーク・キー
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Cavitation damage in narrow channel2012

    • 著者名/発表者名
      直江 崇,二川 正敏
    • 学会等名
      The 11th International Workshop on Spallation Materials Technology (IWSMT-11)
    • 発表場所
      ベルギー,ゲント
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Effect of micro-gas-bubbles on pressure wave mitigation - multi-scale simulation for on-beam experiment at WNR 20112012

    • 著者名/発表者名
      長谷川 勝一,沖田 浩平,二川 正敏,直江 崇
    • 学会等名
      The 11th International Workshop on Spallation Materials Technology (IWSMT-11)
    • 発表場所
      ベルギー,ゲント
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 水銀液滴の衝突挙動に関する高速度撮影と数値解析2012

    • 著者名/発表者名
      直江 崇,二川 正敏
    • 学会等名
      日本実験力学会2012年度年次講演会
    • 発表場所
      愛知県,豊橋市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Non-destructive damage evaluation by using laser shock2012

    • 著者名/発表者名
      万 涛,涌井 隆,直江 崇,二川 正敏,前川 克廣
    • 学会等名
      日本実験力学会2012年度年次講演会
    • 発表場所
      愛知県,豊橋市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Mercury cavitation and its mitigation technique for high power pulse spallation neutron sources2011

    • 著者名/発表者名
      二川 正敏
    • 学会等名
      WIMRC 3rd International Cavitation Forum 2011
    • 発表場所
      英国、ワーウィック大学
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Multi-scale Analysis on Cavitation Damage and its Mitigation for the Spallation Neutron Source2011

    • 著者名/発表者名
      沖田 浩平
    • 学会等名
      IV International Conference on Computational Methods for Coupled Problems in Science and Engineering
    • 発表場所
      ギリシャ,コス島
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [産業財産権] スタティックミキサー2011

    • 発明者名
      阿部達敏
    • 権利者名
      筑波大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2011-08-09
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2019-07-29  

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