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Evaluation of applicability of laser-based distance meter to measure Li-jet thickness for IFMIF/EVEDA project

IFMIF/EVEDA事業におけるレーザー距離計のリチウム噴流厚み計測への適用性の評価

金村 卓治; 近藤 浩夫; 帆足 英二*; 鈴木 幸子*; 山岡 信夫*; 堀池 寛*; 古川 智弘; 平川 康; 若井 栄一

Kanemura, Takuji; Kondo, Hiroo; Hoashi, Eiji*; Suzuki, Sachiko*; Yamaoka, Nobuo*; Horiike, Hiroshi*; Furukawa, Tomohiro; Hirakawa, Yasushi; Wakai, Eiichi

国際核融合材料照射施設(IFMIF)の工学実証・工学設計活動(EVEDA)で実施している液体リチウム(Li)ターゲットの開発では、厚さ25mmの流れの安定性評価が重要であるため、その厚みを0.1mmの精度で計測することが必要である。この精度を満たす有望な計測器として、レーザー入射光とその反射光との干渉効果を用いて距離を計測する手法の適用可能性を調べた。通常計測対象とする拡散体とは異なり、液体Li表面は鏡面体でかつ湾曲した面であるため、実測に基づく評価を実施した。実験は、厚み10mmのLi噴流を生成可能な大阪大学Liループにて、流速10$$sim$$15m/s、雰囲気圧力0.12MPa(Ar)、Li温度300$$^{circ}$$C、サンプリング周波数500kHzの条件で実施した。本計測器が適用可能か否かは、Li液面計測の精度結果から評価した。液面変位を正弦波と仮定した場合、流速10$$sim$$15m/sの条件ではサンプリング周期2$$mu$$sの間に液面の変位量は1$$mu$$mにも満たず平面と仮定できる。したがって計測精度は、2$$mu$$sごとの厚み変位量を統計処理して得たヒストグラムの標準偏差として定義した。実験の結果、精度は9$$mu$$mであり、本機器は高精度で液体Li表面の測定に適用可能だとわかった。

In the Engineering Validation and Engineering Design Activities (EVEDA) of the International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF), a device to measure thickness variation of a high-speed (15 m/s) liquid lithium (Li) jet must be developed. The required measurement precision is 0.1 mm. For this purpose, we newly focused on a laser-based distance meter. This paper describes the result of an applicability test of the new sensor conducted in the Osaka University Li Loop. In the experiment, thickness variation of a Li jet (10 mm in thickness) was measured at the sampling frequency of 500 kHz in the velocity range of 10 to 15 m/s at the Li temperature of 573 K under argon atmosphere of 0.12 MPa. To evaluate the applicability of the device, the measurement precision of the Li level was evaluated. As a result, the precision was approximately 9 $$mu$$m. Thus, we concluded that the laser-based distance meter is applicable to the measurement of the Li target thickness.

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