HeII冷却による超伝導電磁石システム設計のためのデータベース構築

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12305016
• 研究機関: 高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 春山 富義 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教授 (90181031)
• 研究分担者: 畑 幸一 京都大学, エネルギー理工学研究科, 助手 (60115912) ; 塩津 正博 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (20027139) ; 新冨 孝和 高エネルギー加速器研究機構, 低温工学センター, 教授 (10016082) ; 佐藤 明男 物質・材料研究機構, 材料研究所, リーダー ; 三戸 利行 高エネルギー加速器研究機構, 核融合科学研究所, 教授 (10166069)
• キーワード: データベース / HeII / 超流動ヘリウム / 熱伝達 / 臨界熱流束

研究概要

平成13年度は以下の点に関して研究を行った。
(1)HeII熱伝達研究ならびにHeII冷却による大型超伝導磁石冷却システムに関する現状調査およびデータベースの整備
(2)HeII熱伝達特性ならびにHeII冷却要素の実験的研究およびデータの蓄積
(1)のデータベースの整備に関しては各々の機関で研究調査を分担し、1次データベースの整備を行った。
(2)の実験的研究では以下のように各機関で実験装置の整備と実験を実施し、一部データの集積を行った。
[核融合研]急激な断面積の変化における熱移送の実験的研究:
・超伝導コイル内のHeIIの熱移送特性を把握するために、加圧超流動HeII下でブロックにより制限したチャネル中での熱伝達機構の実験的研究を行った。
[京大]加圧HeII中の定常及び過渡熱伝達の研究:
・浸漬冷却超伝導マグネットの冷却流路を模擬し、浸漬冷却での矩形チャネル中の定常および過渡熱伝達機構について実験的研究を行った。過渡現象に興味ある結果が得られている。
・強制対流における熱伝達機構の実験的研究を行った。
・2流体モデルの数値解析のために、2次元体系における2流体モデルの基礎方程式の厳密解を求める数値解析コードを開発し、上記実験結果との比較検討から加圧HeII中の定常および過渡熱伝達機構を明らかにした。
[物材研]
・0.2〜1.5MPaまでの圧力範囲で、加圧超流動Heの熱伝達関数の測定を行い、測定値と実験値の比較検討を行っている。
・極低温下で測定可能な圧力センサーの特性について測定精度を調べた。
[高エ研]
・加圧超流動He可視化クライオスタッを使って、沸騰現象を観測した。今後、発熱体の温度依存性など測定精度を上げていく。
・マイクロチャネル中の熱伝達の断面積効果について測定し、有意義な結果が得られた。

研究成果

• [文献書誌] 春山富義 他: "HeII冷却による超伝導磁石システム設計のためのデータベース構築"低温工学. 36・12. 671-674 (2001)
• [文献書誌] 春山富義: "HeII中で使える小型シリコン圧力センサーFPS51B"低温工学. 36・12. 712-713 (2001)
• [文献書誌] 仲井浩孝: "HeII冷却による超伝導磁石システム設計のためのデータベース構築(1)〜全体計画と現状"2001年度春期低温工学・超電導学会講演概要集. 220 (2001)
• [文献書誌] H.Tatsumoto, et al.: "Critical Heat Flux on a Flat Plate Pasted in Pressurized He II"Cryogenics. 41. 35-38 (2001)
• [文献書誌] H.Tatsumoto, et al.: "Numerical Analysis for Steady-State Two Dimensional Heat Transfer from a Flat Plate at one-Side of a Duct containing Pressurized He II"To be published in Cryogenics.
• [文献書誌] H.Tatsumoto, et al.: "Numerical Analysis for TwoDimensional Transient Heat Transfer from a Flat Plate at One-Side of a Duct Containing Pressurized He II"To be published in Cryogenics.
• [文献書誌] H.Tatsumoto, et al.: "Heat Transfer from a Flat Plate at One End of a Rectangular Duct Containing Pressurized He II (1), Steady-State Critical Heat Flux"Thermal Science and Engineering. 9. 71-72 (2001)
• [文献書誌] H.Tatsumoto, et al.: "Heat Transfer from a Flat Plate at One End of a Rectangular Duct Containing Pressurized He II (2), Transient Heat Transfer Caused by Stepwise Heat Input"Thermal Science and Engineering. 9. 73-74 (2001)
• [文献書誌] H.Tatsumoto, et al.: "Heat Transfer from a Flat Plate at One End of a Rectangular Duct Containing Pressurized He II (3), Numerical Analysis for Steady-State Heat Transfer"Thermal Science and Engineering. 9. 75-76 (2001)
• [文献書誌] H.Tatsumoto, et al.: "Heat Transfer from a Flat Plate at One End of a Rectangular Duct Containing Pressurized He II (4), Numerical Analysis for Transient Heat Transfer"Thermal Science and Engineering. 9. 77-78 (2001)
• [文献書誌] R.Maekawa, et al.: "Subcooled He II heat transport in the channel with abrupt contractions/enlargements"To be published in Proc. of CEC 2001.
• [文献書誌] S.Hamaguchi, et al.: "Numerical Analysis on the He II heat Transport in Channels with a Porous Spacer"To be published in Proc. of ITC-12/International Toki Conference 2001.