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

2002 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: 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) ; 畑 幸一 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助手 (60115912) ; 塩津 正博 京都大学, エネルギー科学研究所, 教授 (20027139) ; 佐藤 明男 高エネルギー加速器研究機構, 物質・材料研究機構, リーダー
• キーワード: データベース / HeII / 超流動ヘリウム / 熱伝達 / 臨海熱流速

研究概要

平成14年度は
(1)HeII冷却要素技術に関するデータの集積およびデータベースの整備
(2)HeII熱移送特性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:
・平成13年度に引き続き、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He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。
・平成13年度に引き続き、強制対流における熱伝達機構の実験的研究を行った。
・二流体モデルの数値解析のために、平成13年度までに開発した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さらに発展させ、3次元体系で解析できるコードの開発を進めた。
[金材研]
・平成13年度に引き続き、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た。
[高エ研]
・加圧超流動He可視化クライオスタットを使って、超流動ヘリウム下での沸騰現象を映像としてとらえ、詳細な観測行った。
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、これまでになかった微小領域での熱伝達機構について貴重な知見を得た。

研究成果

• [文献書誌] H.Tatsumoto, K.Fukuda, M.Shiotsu: "Numerical Analysis for Steady-State Two Dimensional Heat Transfer from a Flat Plate at One-Side of a Duct Containing Pressurized He II"Cryogeics. 43. 9-17 (2002)
• [文献書誌] H.Tatsumoto, K.Hata, K.Hama, Y.Shirai, M.Shiotsu: "Critical Heat Fluxes on a Flat Plate Pasted on One End of a Rectangular Duct with an Orifice in Pressurized He II"Advances in Cryogenic Engineering. 47. 1364-1371 (2002)
• [文献書誌] R.Maekawa, A.Iwamoto, S.Hamaguchi, T.Mito: "Subcooled He II Heat Transport in the Channel with Abrupt Contractions and Enlargements"Advances in Cryogenic Engineering. 47. 1303-1310 (2002)
• [文献書誌] S.Hamaguchi, R.Maekawa, A.Iwamoto, N.Yanagi, T.Mito: "Numerical Analysis on He II Heat Transport in Channel with Abrupt Change of Cross-Sectional Area"Proc.of ICEC19. (to be published). (2002)
• [文献書誌] A.Sato, M.Maeda, Y.Kamioka: "Steady State Heat Transport in a Channel Containing He II at High Pressures up to 1.5 MPa"Proc.of ICEC19. (to be published). (2002)
• [文献書誌] T.Haruyama, T.Shintomi, H.Nakai: "Database for He II-Cooled Superconducting Magnet System Design"Proc.of ICEC19. (to be published). (2002)