2013 Fiscal Year Annual Research Report
陽子線励起圧力波による水銀中キャビテーションとその抑制手法に関する包括的研究
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23360088
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
二川 正敏 独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター物質生命科学ディビジョン, 研究主席 (90354802)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
京藤 敏達 筑波大学, システム情報工学研究科(系), 教授 (80186345)
沖田 浩平 日本大学, 生産工学部, 准教授 (20401135)
羽賀 勝洋 独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター物質生命科学ディビジョン中性子源セクション, 研究主幹 (20354730)
粉川 広行 独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター物質生命科学ディビジョン中性子源セクション, 研究副主幹 (00354738)
直江 崇 独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター物質生命科学ディビジョン中性子源セクション, 研究員 (00469826)
涌井 隆 独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター物質生命科学ディビジョン中性子源セクション, 研究員 (50377214)
長谷川 勝一 独立行政法人日本原子力研究開発機構, J-PARCセンター物質生命科学ディビジョン中性子源セクション, 研究副主幹 (90391333)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 圧力波 / マイクロバブル / 水銀 / キャビテーション / 損傷 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水銀中にマイクロバブルを注入し，核破砕中性子源の水銀標的内に生じる圧力波を低減するメカニズムを定量的に究明し，中性子源の高出力化の障壁となるキャビテーションによる損傷を低減するための防護策を構築することを目的とした．本研究最終年度にあたる今年度は，これまでに整備した各種実験装置を用い，マイクロバブルによる損傷低減効果の実証に向けた様々な実験的検討を継続すると共に，実験の指針を得ることを目的とした数値解析的検討を実施した．以下に当該年度までの成果を示す．
気泡含有率と圧力波抑制効果の関係について気泡径の分布を考慮した数値解析を実施し，弾性構造体と不均一気泡群中での圧力波伝ぱについて，陽子線入射実験の結果を数値解析的に考察した．
狭隘流路内のキャビテーションついて，流路幅や圧力波の強度と損傷との相関を実験及び数値解析により明らかにすると共に，損傷を低減するための付加機能として実装するための検討を実施した．
キャビテーション損傷だけでなく圧力波に起因する疲労損傷の観点からも気泡注入が有効であることを実機の振動計測及び数値解析により確認すると共に，標的の長寿命化を視野に入れ，超高サイクルの繰返し応力負荷に対する耐久性について疲労データを蓄積した．
本研究で明らかになった知見は，世界の中性子源開発者の間で大いに注目され，液体金属中性子源に関する損傷抑制技術を確立しただけでなく，液体中の圧力波伝ぱに関した学術的見解を深めることにも繋がった．本研究3年間により得た成果は，国際会議発表15件，学術誌投稿論文11件として公表された．また，本研究に係る成果である液体金属中の圧力波抑制技術は，平成26年度機会学会賞（技術）を受賞した．
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Small Gas Bubble Experiment for Mitigation of Cavitation Damage and Pressure Waves in Short-pulse Mercury Spallation Targets2014
Author(s)
B. W. Riemer, M. W. Wendel, D. K. Felde, R. L. Sangrey, A. Abdou, D. L. West, T. J. Shea, S. Hasegawa, H. Kogawa, T. Naoe, C. H. Farny, A. L. Kaminsky
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Journal Title
Journal of Nuclear Materials
Volume: 450
Pages: 192-203
DOI
Peer Reviewed
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