Molten salt Flibe blanket- 溶融塩Flibeブランケット

Page 1 : 核融合炉の液体ブランケット
Page 2 : 溶融塩Flibeブランケット
Page 3 : 高温溶融塩実験ループ・電気分解実験

Page 4 : 高プラントル流体の熱伝達促実験

Page 5 : 電磁流体の数値解析法の開発
Page 6 : 新型溶融塩冷却材Flibe+Cs, Iの開発

高プラントル数流体の熱伝達促進技術の必要性

ヘリカル型核融合炉FFHRの第一壁の熱負荷は現在の設計で約1MW/m²と計算されています。Flibeのような高プラントル数流体を用いて、このような高熱負荷の冷却を可能とする には、熱伝達促進管の開発が必要になります。当研究室ではPage 3で示した TNTループやシリコーンオイルループ、水ループを用いて、高プラントル数流体の熱伝達促進管の研究開発を 行っております。

球充填管（ぺブル充填管）

当研究室では、高プラントル数流体の熱伝達促進管として、球充填管（ぺブル充填管）の開発を 進めております。球充填管は、充填球表面からの伝熱による伝熱面積の拡大(フィン効果)、 乱流促進による低流速での高熱伝達率が得られるといったメリットがあります。Flibeは高流速で 流すと電気分解を起こすという特性がありますので、低流速で高熱伝達率が得られる本手法は Flibeブランケットに適した技術であると言えます。

球充填管（ぺブル充填管）

●PIV（Particle Image Velocimetry）によるペブル充填管内部流動構造の可視化

充填管中心軸断面		PIVによる可視化画像 (時間平均場、Red=800)

●サーモグラフィによる壁温分布の取得

可視化領域内部の充填構造	壁面温度分布(Red=800)

上記、球充填管を使用し実験を行った結果、低流量域で、3倍から4倍の伝熱性能の向上が確認されました。 これにより球充填管を使用した場合、低流量でより効率の良い除熱が行える可能性があることが証明されました。

ナノ多孔層伝達促進管

近年のナノテクノロジーの進化とともに、流路内にナノレベルの微細な構造物を 付着させることによる伝熱促進効果が確認されています。
本研究においても、流路内部表面にナノ〜マイクロスケールの微細な構造物を 付着させた管を使用することで、1.3倍程度の伝熱促進効果が得られることが確認されました。 球充填管とナノ多孔層伝達促進管を組み合わせることで、低流量域でも平滑管の5倍程度の 熱伝達促進効果が期待できます。

ナノ多孔層伝達促進管