2018 年度研究成果報告書

液体金属ダイバータ実現のための液体金属自由表面鉛直流のMHD効果の実験的検証

研究課題

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研究課題/領域番号	16H06140
研究種目	若手研究(A)
配分区分	補助金
研究分野	核融合学
研究機関	核融合科学研究所
研究代表者	後藤拓也核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (30509518)
研究協力者	宮澤順一大胡武
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード	液体金属 / 自由表面鉛直流 / MHD効果
研究成果の概要	本研究は磁場中を流れる液体金属噴流に電流が流れた際に、MHD（電磁流体力学）効果によって噴流がどのような影響を受けるかについて実験的に検証することを目的として行った。本研究により、水噴流を用いた先行実験で実証した、チェーン等の内挿物による噴流の安定化が液体金属でも起きること、液体金属噴流がMHD効果を受けた際、内挿物を伴って屈曲すること、またその屈曲度合いは液体金属噴流を単一の導体とみなした場合に受けるローレンツ力によって説明できることが判明した。この結果、液体金属噴流を用いた核融合炉のダイバータ（不純物排気のために超高熱負荷を定常で受ける機器）の設計に関する指針を得ることができた。
自由記述の分野	核融合工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	液体金属噴流のMHD効果に関する研究は過去にも多く行われているが、噴流の安定化のために内挿物を挿入した液体金属噴流に対するMHD効果を初めて実験的に検証した点が本研究の学術的な意義である。また、本研究の結果液体金属噴流を核融合炉のダイバータとして直接適用することは難しいことが判明したが、ダイバータ設計に関する定量的な指針が得られ、またMHD効果が大きく働かない環境における超高熱負荷への対処が可能なシステムの一例を構築することができた。これらが本研究の社会的な意義と言える。