| 研究課題/領域番号 |
20K15211
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
堀口 直樹 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (20808331)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 非接触微粒子操作 / 3次元可視化計測 / 気液界面 / 微粒子挙動 / 過酷事故 |
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| 研究実績の概要 |
軽水炉過酷事故に伴う放射性微粒子の拡散を抑制させるため、プール中に発生させた気泡による微粒子の捕集効果が想定されている。捕集時気液界面に到達した微粒子は瞬時に液相中に移行するという仮定のもと解析的研究が行われているが、近年の可視化実験において気液界面上に不溶性微粒子が堆積し液相に移行しない様子が観察され、仮定が成り立たないこと明らかとなりつつある。微粒子の捕集量を過大評価する可能性があり、仮定の見直しと物理モデルの構築が必要である。
本研究は、単一ナノ・マイクロ微粒子の非接触操作と3次元可視化計測により気液界面における微粒子挙動を明らかにし、微粒子挙動を適切に評価するための物理モデルを構築することを目的とする。このような物理モデルの構築にあたっては、微粒子の精密な操作、微粒子に働く力の制御及び計測、気液界面上での微粒子挙動の詳細観察が必要である。本研究では、近年の光学技術の向上により可能となった、レーザーマニピュレーション技術を用いた単一微粒子の精密な操作技術を拡張し、気液界面上の単一及び堆積した微粒子を非接触での直接操作や微粒子に働く外力の同時計測を可能とする。また、顕微鏡レンズと高速度ビデオカメラの組み合わせによる液滴挙動の可視化技術や気液界面への微粒子付着挙動の可視化技術を組み合わせるとともに3次元計測に発展させ、気液界面上での微粒子挙動の詳細観察を行う。
初年度（令和2年度）はレーザーマニピュレーション技術を導入して液中微粒子の非接触操作を可能とした。さらに微粒子に働く力の計測や可視化のための改良を実施した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初予定の通りレーザーマニピュレーション技術を導入して液中微粒子の非接触操作を可能な実験装置を製作した。気液界面における微粒子の非接触操作及び可視化計測のための課題を抽出し、必要な改良を実施した。
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| 今後の研究の推進方策 |
2年目（令和3年度）は、改良した実験装置を用いて気液界面における微粒子の操作、3次元可視化計測を実施する。さらに課題を抽出して改良を加える。2～3年目にかけて微粒子挙動の可視化データ及び微粒子に働く力の計測データを取得し、微粒子挙動の物理モデルについて検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初、1～2年目にかけて実験装置を製作・改良する予定であり、2年目の実験装置改良に必要な額を次年度使用額として残した。次年度使用額は、令和3年度中に実験装置改良のため光学系及び治具の購入に充てる予定である。
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