| 研究課題/領域番号 |
20K20445
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
花田 和明 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (30222219)
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| 研究分担者 |
胡 長洪 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (20274532)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 液体金属 / 楊液体金蔵発電 / MHDドラッグ / コロージョン |
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| 研究実績の概要 |
液体金属流動実験用の閉ループシステムを製作した。アルゴンガスを封入するために気密性の高い流路を使用し、ポンプとしてはダイアフラムポンプを使用、アクリル窓を通じて液体金属の表面の変形を１次元のレーザー変位計で計測する。アクリル板を通した場合にレーザー変位計が正常動作することを確認した。前回の基礎実験で定量性が十分でなかった流速に関しては、今回のシステムでは超音波流速計で流速分布を計測する予定である。表面酸化が起きずに表面張力が一定に保たれた状態で閉ループ内を液体金属が循環できるようになれば開発したシミュレーションコードとMHDドラッグの基礎実験の定量比較が可能となる。液体金属を製作した閉ループシステムに導入する際に表面酸化が起きないような手順を確認した段階である。この閉ループシステムの設計について液体金属に関する国際会議で報告を行った。
シミュレーションと基礎実験は定性的には一致したため、液体金属のMHDドラッグの基本的な挙動に関しては再現可能と判断した。液体金属の表面隆起の様子とその伝搬についての基礎実験とシミュレーションの比較結果を論文投稿しており、現在査読中である。シミュレーションは発電量の予測ができるように改造がなされ、計算した発電量はほぼ理想的な条件での計算と予測される値が一致することが確認された。今後は実際の発電量と比較してシミュレーションの定量評価を行うため、作製した閉ループシステムでの発電量との比較を行うことが重要となる。
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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
液体金属の閉ループシステムの製作では、アルゴンガスのリークを極力減らすために何度か気体のシール部の改造を行った。当初行っていたシールでは不十分であったために流路の大部分を金属製とし、計測に必要な部分にアクリル窓を設置する構造とした。結果として十分な気密性を確保することができ、閉ループシステムとして完成することができた。液体金属の導入手順を検討し、十分なガス置換を行いつつ、ほぼ空気に触れさせることなく導入できることが確認できた。導入後は流速と磁場の両方を変えながら随時計測ができるようになるためシミュレーションとの定量比較のデータが取得できると考えられる。実験とシミュレーションの定性的な比較に関して論文投稿を行い、現在査読中である。新しい閉ループシステムの概要についても国際会議で発表した。シミュレーションも発電評価が可能となるような改造を行った。基礎実験装置もほぼ完成し、シミュレーションも進捗していることからおおむね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
液体金属閉ループシステムを用いて、流速や磁場を変更した場合の表面変形や発電量の計測を行い、シミュレーションとの定量的比較を行うことでシミュレーションの確認と必要に応じた改造を行う。特に表面変形は１次元のレーザー変位計を移動させることで２次元分布を計測してシミュレーションの検証を実施する。また、流速分布を計測することで実験の定量性を向上させる。シミュレーションの定量性が確認された段階で液体錫のシミュレーションを行い、発電量を評価する。液体錫の実験を行うための準備を行う。液体錫を使用するには容器として用いる金属とのコロージョンが問題となるため、コロージョンを防止するための基礎実験を行う。液体錫のステンレス鋼に対するコロージョンに関して、かなり大きいとの報告がなされている。基礎実験で防止策の効果を確認して、コロージョン防止策を講じたのちに液体錫の実験を開始する。
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