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2013 年度 実績報告書

液体金属流動場の可視化計測と動力学的制御に関する高度化研究

研究課題

研究課題/領域番号 22246129
研究機関大阪大学

研究代表者

福田 武司  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50354585)

研究分担者 堀池 寛  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20252611)
高田 孝  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40423206)
鈴木 幸子  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20403157)
研究期間 (年度) 2010-05-31 – 2014-03-31
キーワード高速増殖炉 / 液体ナトリウム / 誘導ラマン散乱 / 分光透過率 / 熱流動工学 / 誘導放出蛍光 / 速度場計測 / 電磁場制御
研究概要

将来のエネルギー源として高速炉の開発は必須の要件であり,冷却材として想定されている液体ナトリウムの熱流動に関する研究は,最重要事項であると認識されている。而るに大規模な数値計算による解析が現在の主流であり,信頼性の向上を図るには実験的な検証を組み合わせた所謂ハイブリッド流動解析が必要不可欠である。本研究では,ナトリウム中に真空紫外光を効率的に散乱する追跡元素を添加して,透過光の2次元輝度分布画像を高速CCDカメラで観測することにより,液体ナトリウム内部における流れ場を高精度で可視化することを目的としている。真空紫外域における液体ナトリウムの分光透過率に関しては,原子力機構の関西研究所に続き敦賀レーザー共同研究所でも追認できたので,プレス発表を実施するとともに,特許を申請した(特願2011-045494)。一方,速度場の計測に関しては,アルゴンのエキシマ分子を電子ビームで励起する方式の光源をエクサイテック社(ドイツ)から調達し,不純物含有量の少ない(分光透過率の高い)試料を用いた実験を行った。真空伝搬による計測では,ライマンアルファ線に近い波長126nmで3Jを越える従来放射スペクトル輝度を確認した。これは,フッ素分子エキシマ・レーザーを用いた誘導ラマン光源に比べて数千倍以上になる。追跡元素からの散乱光を用いたPIV(速度場計測)では,フーリエ解析に必要とされる高い時間分解能を実現(1-2mmの空間分解能を維持したまま数ミリ秒以下で2次元画像を観測)するには至らなかったが,10mm厚のナトリウムを対象としてトロイダル形状を持つ回折格子型2次元イメージング分光計測装置で追跡元素の誘導放出蛍光波長に注目した画像の取得に成功した。新規の光源を用いた実験は未だ初期的な段階にあり,追跡元素の種類選定と分散濃度の調整を実施することにより,速度場のさらなる評価精度向上が期待される。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Demonstration of partially transparent thick metallic sodium in the vacuum ultraviolet spectral range2013

    • 著者名/発表者名
      H.Daido, Y.Suzuki, T.Kawachi, T.Fukuda, T.Nakagiri, M.Kaku and S.Kubodera
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 21 ページ: 28182-28188

    • DOI

      10.1364

    • 査読あり
  • [学会発表] Transmission imaging of sodium in the ultra-violet spectral range: new application for an intense VUV source2013

    • 著者名/発表者名
      H.Daido, Y.Suzuki, T.Kawachi, T.Fukuda, T.Nakagiri, M.Kaku and S.Kubodera
    • 学会等名
      SPIE Optics+Photonics 2013
    • 発表場所
      San Diego
    • 年月日
      20130825-20130829
  • [学会発表] Transmission property of sodium in the vacuum ultra-violet range and its applications2013

    • 著者名/発表者名
      H.Daido, Y.Suzuki, T.Kawachi, T.Fukuda, T.Nakagiri, M.Kaku and S.Kubodera
    • 学会等名
      OPIC 2013
    • 発表場所
      Yokohama
    • 年月日
      20130423-20130426
  • [備考] 環境・エネルギー工学専攻 福田研究室 研究内容

    • URL

      http://www.see.eng.osaka-u.ac.jp/seeeb/seeeb/kenkyu.html

  • [産業財産権] 特願2014

    • 発明者名
      福田武司,大道博行,村松壽晴,田川明広,中桐俊男,河内哲哉
    • 権利者名
      福田武司,大道博行,村松壽晴,田川明広,中桐俊男,河内哲哉
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2011-045494
    • 出願年月日
      2014-02-26
    • 取得年月日
      2014-03-13

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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