高粒子ビーム束下の超高負荷境界における非平衡熱現象の解明と制御

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08408016
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 戸田 三朗 東北大学, 工学部, 教授 (60005387)
• 研究分担者: 勝村 幸博 東北大学, 工学部, 助手 (70241544) ; 橋爪 秀利 東北大学, 工学部, 助教授 (80198663) ; 石井 慶造 東北大学, 工学部, 教授 (00134065)
• キーワード: 高負荷境界 / プラズマガン / 非平衡現象 / 複合環境場 / 数値解析 / SIMPLE法

研究概要

本年度は、本研究研究費補助金により導入される高不荷熱源となるプラズマガン実験装置システムの設計ならびに構築、および実験パラメーターを決定するための、プラズマガン実験装置システム体系を模擬する数値解析コードの開発およびそれを用いた数値実験を実施した。導入されるプラズマガンはあくまでも機器単体として購入するため、そのままでは本研究で目的としている高負荷境界現象を解明する実験システムとは成り得ない。そのためプラズマガンを利用する実験システムの構築が不可欠である。そこで目的とするパラメーターが実現できるようなシステムの設計を行い、またそのシステムに必要な給水冷却システムならびに電源システムの設計・設置を実施し、本講座実験室内で、高負荷境界現象を解明するための環境を作りあげた。プラズマガンの仕様書ならびに予備計算によりある程度のパラメーターの設定は行えるが、実際の実験に先立ち、シミュレーションコードの作成ならびに数値解析によるパラメーターの詳細解析を行った。数値解析コードは差分法を基に開発し、スキームには、熱流動解析に一般に用いられるSIMPLE法を使用した。計算には現有設備であるワークステーションおよび本学大型計算機センター所有のスーパーコンピューターを用いた。解析の結果、流体としてのプラズマの流体特性が明かとなり、これにより、プラズマガン実験システムを利用する上での、パラメーターの群細解析が実施できた。

研究成果

• [文献書誌] S. Toda et al.: "Transient Thermal Behaviors of Steam Flow with Condensation and Evaporation in Porous Media" Proceedings of Japan U. S. Seminar on Two-Phase Flow Dynamics. 2. 147-154 (1996)
• [文献書誌] K. Ishii: "High energy γ-ray Production from Be, C and Al targents with 65 MeV 3He bombardment" Physical Review. C. 2429-2434 (1996)
• [文献書誌] H. Hashizume et al.: "Numerical Evaluation of Electromagnetic Force Induced in High Tc Superconductor with Grain Boundary" IEEE Transactions on Magnetics. 32. 1148-1151 (1996)
• [文献書誌] Y. Katsumura et al.: "Fundamental Study on Thermal Hydraulics across the Two-phase Interface with Melting and Gas Releasing in MCCI" Proceedings of Japan U. S. Seminar on Two-Phase Flow Dynamics. 1. 15-20 (1996)