| 研究課題/領域番号 |
01460121
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
河村 洋 東京理科大学, 理工学部, 教授 (80204783)
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| 研究分担者 |
関 昌弘 日本原子力研究所, 核融合研究部, 室長
稲垣 詠一 東京理科大学, 理工学部, 助手 (70112894)
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| キーワード | プラズマ・ディスラプション / 第一壁溶融・再凝固 / 高熱負荷急加熱 / 再凝固層表面形状 / 表面張力 |
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| 研究概要 |
トカマク型核融合炉においては、プラズマのディスラプションの発生により、第一壁は非常に短時間に超高熱負荷、高粒子負荷及び、強い電磁力を受ける。本研究では、ディスラプション時の金属壁の溶融ー蒸発・凝固を模擬実験・数値解析の両面から検討し、とくに再凝固後の表面変形の原因を解明することを目的とする。
水素イオンビ-ムや電子ビ-ムを熱源とした大型加熱装置による模擬実験のデ-タによると、照射を受けた金属試験片は、表面が0.1〜0.5mm溶融し再凝固するが、その際の表面形状は、試験片の最外周に外輪山状の起伏ができ、さらに試験片の材質により、再凝固層表面全体にわたって凹凸になる場合と滑らかになる場合とがあることが知られている。
今年度は、金属溶融に着目し、ある熱流束を短時間加えたときの溶融層の厚さを数値解析した。計算を高速化するために並列演算素子を用い、4個の演算素子(トランスピュ-タ-)をパ-ソナルコンピュ-タ-に接続して並列化に伴う計算速度向上の効率を測定し、並列化処理の有効性を確認した。試験片の最外周にできる外輪山の起伏は、熱流束の違いによる温度差に起因して、試験片溶融層内に、表面張力の差が生じ、これによって端部への溶融金属の流動が起こるためと考えられた。これに関する数値解析を来年度に実施する予定である。
他方、遠赤外線ランプを熱源とした再凝固模擬実験装置を設計製作し、模擬実験を行い、数種類の低融点金属片を急加熱させたときの溶融・再凝固状態を観察し、写真撮影を行なった。熱流束に分布がある場合、熱流束の低い側へ溶融金属が移動することが観察された。しかし、再凝固面の凹凸の形成過程の解明は今後の課題である。
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