JP7082805B2 - Liquid metal loop corrosion suppression mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、中性子を発生させるための液体金属ループにおいて、液体金属の噴流を受け止めるタンクのキャビテーションエロージョンを抑制する機構に関する。 The present invention relates to a mechanism for suppressing cavitation erosion of a tank that receives a jet of liquid metal in a liquid metal loop for generating neutrons.
中性子を発生させる方法として、加速器で加速させた陽子や重陽子さらには電子などの荷電粒子を真空中でターゲットに衝突させるものがある。荷電粒子を加速するためには真空中でなければならず、ターゲットとしてのベリリウムやリチウムは真空中に設置しなければならない。ターゲットに荷電粒子を照射するとターゲットが発熱するので冷却が必要である。固体ベリリウムの場合、水と反応しないので直接水で固体ベリリウムの裏側を冷却することができるが、照射される荷電粒子のエネルギーが大きいため、加速器内の真空中で加速された荷電粒子が当たる固体ベリリウムの裏側の冷却水が沸騰してしまうおそれがある。 As a method of generating neutrons, there is a method of colliding charged particles such as protons, deuterons, and electrons accelerated by an accelerator with a target in a vacuum. In order to accelerate the charged particles, it must be in a vacuum, and beryllium and lithium as targets must be placed in a vacuum. When the target is irradiated with charged particles, the target generates heat, so cooling is required. In the case of solid beryllium, since it does not react with water, the back side of the solid beryllium can be cooled directly with water, but since the energy of the charged particles to be irradiated is large, the solid to which the charged particles accelerated in the vacuum in the accelerator hit. The cooling water on the back side of beryllium may boil.
固体リチウムの場合、水と反応するので直接水で冷却することができず、熱伝導の良い銅板などの上にコーティングされるが、銅板を水で冷却する際に、冷却水が沸騰してしまうおそれがある。特許文献1に記載されているように、ノズルから噴射された液体リチウムの噴流をターゲットとして陽子ビームを照射して中性子を発生させる発明も開示されている。 In the case of solid lithium, since it reacts with water, it cannot be cooled directly with water, and it is coated on a copper plate with good thermal conductivity, but when the copper plate is cooled with water, the cooling water boils. There is a risk. As described in Patent Document 1, an invention is also disclosed in which a proton beam is irradiated to a jet of liquid lithium ejected from a nozzle as a target to generate neutrons.
リチウムには、安定同位元素のリチウム6とリチウム7があり、リチウム7が92.5%を占めている。陽子とリチウム7が核反応すると、ベリリウム7と中性子が発生するが、ベリリウム7は約53日の半減期で電子捕獲によりリチウム7に戻る。ベリリウム7は液体リチウムに溶けず、液体リチウムより比重が大きいので、容器などの底に溜まり、液体リチウムの流れに影響しない。そのため液体金属ループとして連続的に使用することが可能である。 Lithium includes the stable isotopes lithium 6 and lithium 7, and lithium 7 accounts for 92.5%. When a proton and lithium-7 undergo a nuclear reaction, beryllium-7 and neutrons are generated, but beryllium-7 returns to lithium-7 by electron capture with a half-life of about 53 days. Since beryllium-7 is insoluble in liquid lithium and has a higher specific gravity than liquid lithium, it accumulates at the bottom of a container or the like and does not affect the flow of liquid lithium. Therefore, it can be continuously used as a liquid metal loop.
中性子を発生させるための荷電粒子は、例えば、陽子の場合でMeVオーダー、電子の場合で数十MeVオーダーのエネルギーが必要であり、多量の中性子が必要な場合の荷電粒子の電流値も10mA程度必要であるため、液体金属に荷電粒子を照射したときの発熱量は数十kW以上になる。そのため、液体金属を、例えば、荷電粒子を受けて発熱する流れの流速を10~20m/secの高速で流すことにより、温度上昇を抑制する。そして、液体金属の噴流をタンクに流した後、タンクからノズルまでの配管系を液体金属が循環する途中で液体金属を冷却する。 For example, a charged particle for generating neutrons requires energy on the order of MeV in the case of a proton and several tens of MeV orders in the case of an electron, and the current value of the charged particle when a large amount of neutrons are required is about 10 mA. Since it is necessary, the calorific value when irradiating the liquid metal with charged particles is several tens of kW or more. Therefore, the temperature rise is suppressed by, for example, flowing the liquid metal at a high speed of 10 to 20 m / sec in the flow velocity of the flow that receives the charged particles and generates heat. Then, after flowing the jet of the liquid metal into the tank, the liquid metal is cooled while the liquid metal circulates in the piping system from the tank to the nozzle.
しかし、液体金属を循環させる際に、ノズルから噴射された高速液流が曲がっている配管等にそのままぶつかるとその部分でキャビテーション(気泡の発生と消滅)が発生し、このキャビティ(気泡)が潰れるときに高速の小さな液滴が管壁に当たってエロ―ジョン(壊食)が発生する。また、液体金属の噴流がタンクの内壁に衝突していると、衝突した部分で同様にキャビテーションが生じる。更に噴流が真空雰囲気の液面に当たった所でも最初から真空のキャビテーションが生じ、この様に液中のキャビティが液中でつぶれる分には筐体と接触しないので壊食は無いが、タンク内の液面から液中(ちぎれて行く)で発生した気泡(キャビティ)は真空の空隙でありこの空隙が流れと共に移動し壁面で潰れるときに壁面に壊食が生じ、次第に壁面に凹みが増えて、穴が開き液体金属が漏れるおそれがある。このように噴流が直接タンクに衝突していなくても、気泡(キャビティ)が液面下の乱流とともにタンク内を漂って内壁に衝突すれば、キャビテーションエロージョンが起こり得る。 However, when the liquid metal is circulated, if the high-speed liquid flow ejected from the nozzle hits a bent pipe or the like as it is, cavitation (generation and disappearance of bubbles) occurs at that part, and this cavity (bubble) is crushed. Occasionally, small, high-speed droplets hit the tube wall, causing erosion. Further, when the jet of liquid metal collides with the inner wall of the tank, cavitation occurs in the collided portion as well. Furthermore, vacuum cavitation occurs from the beginning even when the jet flow hits the liquid surface in a vacuum atmosphere, and since the cavity in the liquid is crushed in the liquid, it does not come into contact with the housing, so there is no erosion, but inside the tank. Bubbles (cavities) generated in the liquid (torn off) from the liquid surface are vacuum voids, and when these voids move with the flow and collapse on the wall surface, erosion occurs on the wall surface, and dents gradually increase on the wall surface. , There is a risk of holes and liquid metal leaking. Even if the jet does not directly collide with the tank in this way, cavitation erosion can occur if air bubbles (cavities) drift in the tank together with the turbulent flow below the liquid surface and collide with the inner wall.
尚、真空雰囲気で使える加速器が接続できずあくまでも想定上の説明であるが、化学的に活性な液体リチウムと反応しない不活性ガスのアルゴンやヘリウムガス雰囲気でも噴流が液面に当たるとガスを含むガスキャビティが生じる。この場合ガスを含んでいるためキャビティはつぶれずに浮力で浮き上がり、液面ではじけてガスの気泡が潰れるだけなので、上記のようなキャビテーションエロージョンは生じない。今回の特許は、真空中ならではの問題と言える。 It should be noted that the accelerator that can be used in a vacuum atmosphere cannot be connected, and this is just a hypothetical explanation. A cavity is created. In this case, since the cavity contains gas, the cavity is lifted by buoyancy without being crushed, and the gas bubbles are only crushed by popping at the liquid surface, so that the above-mentioned cavitation erosion does not occur. It can be said that this patent is a problem unique to vacuum.
そこで、本発明は、中性子を発生させるための液体金属ループにおいて、液体金属の噴流を受け止めるタンクのキャビテーションエロージョンを抑制すること目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to suppress cavitation erosion of a tank that receives a jet of liquid metal in a liquid metal loop for generating neutrons.
上記の課題を解決するために、本発明である液体金属ループの壊食抑制機構は、ノズルから噴出された液体金属に荷電粒子を照射して中性子を発生させた後に前記液体金属を冷却して前記ノズルまで循環させるための配管を有する液体金属ループにおいて、前記荷電粒子が照射された後の前記液体金属を前記配管に送り出す前に貯留しておくタンクと、前記タンクの筐体の内側に磁界が発生するように壁外に配置された磁界発生手段と、を備え、前記磁界発生手段によって前記タンクの筐体内側にある前記液体金属の粘度を上げておくことにより、前記液体金属の噴流を前記タンクの中央側で受け止めたときに発生したキャビティが前記タンクの筐体内側に到達しないように抑制する、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the liquid metal loop corrosion suppression mechanism of the present invention irradiates the liquid metal ejected from the nozzle with charged particles to generate neutrons, and then cools the liquid metal. In a liquid metal loop having a pipe for circulating to the nozzle, a tank for storing the liquid metal after being irradiated with the charged particles before sending it to the pipe, and a magnetic field inside the housing of the tank. The liquid metal jet is generated by increasing the viscosity of the liquid metal inside the housing of the tank by the magnetic field generating means provided with the magnetic field generating means arranged outside the wall so as to generate the liquid metal. It is characterized in that the cavity generated when the cavity is received on the center side of the tank is suppressed so as not to reach the inside of the housing of the tank.
また、前記壊食抑制機構において、前記磁界発生手段は、前記タンクの外側に複数の磁石を配置して多極式にした、ことを特徴とする。 Further, in the corrosion suppressing mechanism, the magnetic field generating means is characterized in that a plurality of magnets are arranged outside the tank to form a multi-pole type.
また、前記壊食抑制機構は、前記タンクから前記配管に送り出される前記液体金属の流速を前記キャビティの上昇速度より遅くすることにより、前記キャビティが前記配管を循環しないようにした、ことを特徴とする。 Further, the erosion suppression mechanism is characterized in that the cavity is prevented from circulating in the pipe by making the flow velocity of the liquid metal sent from the tank to the pipe slower than the ascending speed of the cavity. do.
また、前記壊食抑制機構は、前記タンクから前記配管に送り出される前記液体金属を、更なる整流タンクで前記キャビティの上昇速度より遅くすることにより、前記キャビティが前記配管を循環しないようにした、ことを特徴とする。 Further, the anti-corrosion mechanism prevents the cavity from circulating in the pipe by slowing the liquid metal sent from the tank to the pipe in a further rectifying tank at a speed slower than the ascending speed of the cavity. It is characterized by that.
また、前記壊食抑制機構において、前記タンクは、前記液体金属の液面上方に飛沫防止用の金網が配置される、ことを特徴とする。 Further, in the corrosion suppressing mechanism, the tank is characterized in that a wire mesh for preventing splashes is arranged above the liquid surface of the liquid metal.
さらに、本発明である液体金属ループは、前記壊食抑制機構を備えた、ことを特徴とする。 Further, the liquid metal loop of the present invention is characterized by having the above-mentioned anticorrosion mechanism.
本発明によれば、中性子を発生させるための液体金属ループにおいて、液体金属の噴流を受け止めるタンクのキャビテーションエロージョンを抑制することで、タンクの寿命を延ばすことができる。また、噴流を受け止めてキャビテーションが発生する領域を磁界によって制限することにより、タンクを小型化することができ、コストと使用流体の容量を最少化することができる。さらに、噴流を受け止める液体金属の流れをキャビティの浮上速度より遅く循環させることによってタンク下の配管内に気泡を無くしておくことで、気泡が配管内を巡ってしまうのを抑制することができる。 According to the present invention, in the liquid metal loop for generating neutrons, the life of the tank can be extended by suppressing the cavitation erosion of the tank that receives the jet of the liquid metal. Further, by limiting the region where cavitation occurs by receiving the jet flow by a magnetic field, the tank can be miniaturized, and the cost and the capacity of the fluid used can be minimized. Further, by eliminating bubbles in the pipe under the tank by circulating the flow of the liquid metal that catches the jet flow at a speed slower than the floating speed of the cavity, it is possible to suppress the bubbles from circulating in the pipe.
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Those having the same function are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof may be omitted.
本発明である液体金属ループの壊食抑制機構について説明する。図1は、液体金属ループの概要を示す図である。図2は、図1を補足的に説明するための液体金属ループの概要を示す図である。図3は、壊食抑制機構を用いたタンクを示す図である。図4は、タンクをA-Aで切断したときの断面図である。図5は、タンクの小型化を説明する図である。図6及び図7は、タンクの応用例について示す図である。 The mechanism for suppressing corrosion of the liquid metal loop according to the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing an outline of a liquid metal loop. FIG. 2 is a diagram showing an outline of a liquid metal loop for supplementally explaining FIG. 1. FIG. 3 is a diagram showing a tank using the anti-corrosion mechanism. FIG. 4 is a cross-sectional view when the tank is cut at AA. FIG. 5 is a diagram illustrating the miniaturization of the tank. 6 and 7 are views showing an application example of the tank.
図1に示すように、液体金属ループ100は、まず、電磁ポンプ150により液体金属200を駆動し、ノズル110から高速で噴出された液体金属200の噴流200aに、加速器120から得た閾値以上のエネルギーを持った荷電粒子210をターゲットである液体金属200の噴流200aに照射することにより中性子220を発生させる。そして、荷電粒子210が照射された後の液体金属200の噴流200aをタンク300で受け止め、液体金属200を配管130に送り出すために貯留しておく(ゆっくりした流れであるが配管系を循環している)。その後、荷電粒子210の照射により温度が上昇した液体金属200を、配管130の途中に設置された冷却器140で冷却し循環させる。
As shown in FIG. 1, first, the
系統は同じであるが、最適な液体金属200は荷電粒子210の種類によって異なり、中性子発生メカニズムも異なってくるので、説明を簡単にするため陽子の場合だけにする。因みに、荷電粒子210が陽子(MeVオーダー)の場合、ターゲットは液体リチウム(Li)が用いられ、中性子発生メカニズムは陽子核反応である。荷電粒子210に重陽子を使うと、中性子発生に必要な加速エネルギーの閾値が低くなり、同一エネルギーの陽子照射に比べ発生する中性子量も増え高エネルギーの中性子220も発生するが、熱中性子や熱外中性子を用いる用途の場合は陽子が用いられている。荷電粒子210が電子(数十MeVオーダー)の場合は、ターゲットには液体重金属の水銀や鉛ビスマス共晶合金を用い、その中性子発生メカニズムも電子の制動ガンマ線による光核反応である。この光核反応による中性子発生効率は良くないが、電子線加速器のコストは安く中性子量は少なくて済む用途、例えばイメージングなどに利用可能である。
Although the system is the same, the optimum
ノズル110は、液体金属200を所定の幅及び厚さの帯状にして流下させるための吐出口である。液体金属200は、荷電粒子210が照射されたときの熱エネルギーにより温度が上昇し過ぎないように、例えば、毎秒10~20メートルの速さの噴流200aとして、単位時間あたりの熱を受け取る吸収長さを長くすることによって単位面積に吸収される熱量を減らす。
The
荷電粒子210は、線形加速器、サイクロトロン、シンクロトロンなどの加速器120で加速される。荷電粒子210が照射されたときのエネルギー(数十kW以上)が液体金属200の噴流200aの厚さ内に収まるようにする。発熱量については、例えば、リチウムの融点が約180℃であることから、約220℃の液体金属200に荷電粒子210を照射することで約250℃になる。
The charged
タンク300は、ノズル110から吐出されて流下してきた液体金属200が入る容器である。液体金属200の噴流200aは高速で流入してくるので、ノズルの方向によってはタンク300の壁面やタンク300内に溜まっている液体金属200の液面に衝突してキャビテーションが発生する。
The
キャビテーションは、液体金属200の局部において蒸気圧より低い圧力になることで気泡が発生し、短時間のうちに気泡の周囲の一部から凹んで、凹んだ部分が角を出したような状態で潰れる現象である。タンク300の壁面におけるキャビテーションは、壁面が少しずつ削れて凹みの増加を招き、エロージョンにより壁面に穴が開く原因になるため、液体金属200の噴流200aは、タンク300の壁面側ではなく中央側に流下させる。
Cavitation is a state in which bubbles are generated locally at the
なお、図2の様に液体金属200を滑り台の様な斜面111に沿って流すと、斜面111に継ぎ目など凹凸があった場合に液体金属200がそこにぶつかってキャビテーションが発生するおそれもあるので、ノズル出口からつながる斜面111をタンク300内の液面までつなげずにノズルから出た噴流は、滑り台の様な斜面111を使わずに真空中を直線状(幕状)に液面までそのまま流下させることが好ましい。また、液体金属200が斜めに流れると、タンク300の壁面に当たりやすくなるので、タンク300の底面に対して垂直に流下させることが好ましい。
If the
配管130は、タンク300からノズル110までを連結しており、電磁ポンプ150などを用いてタンク300内の液体金属200をノズル110まで移送する。なお、電磁流量計160などを用いて液体金属200の流量を制御する。また、冷却器140で液体金属200を冷却するが、例えば、リチウムは水と反応するので、オイルなどで冷却する。
The
図3に示すように、タンク300は、例えば、上面が空き、底面には配管130が繋がれ、側面が円筒状の筐体300aで囲まれた容器である。筐体300aの外側には、磁界発生手段として、複数(例えば、4個)の磁石400が配置される。複数の磁石400により磁界が発生するが、磁力線の経路を制御するために磁石400の外側に継鉄としてヨーク410も配置する。
As shown in FIG. 3, the
噴流200aは、用途によってその大きさが変わり幅w(例えば、5~25cm)、厚さt(例えば、1~25mm)の液幕状にタンク300内に流れ落ち、タンク300内に貯留されている液体金属200の液面に突入する。噴流200aが突入した近辺でキャビテーションが起こり、液面下に多数の気泡(空隙)であるキャビティ310が発生したり、液面上に飛沫が上がったりする。キャビティ310は、タンク300の筐体300aの方に拡がるような流れに乗って漂ったり、途中で潰れたりする。
The
磁石400は、永久磁石でも電磁石でも良いが、タンク300の筐体300a側に磁界が発生すれば良い。磁界は、例えば、筐体300aの液体側で磁束密度が0.3T(テスラ)以上あれば良い。液体金属200は、導電性流体であって、磁界の強さに応じて粘度が変化する。磁石400により磁界が発生することにより、タンク300の筐体300a側にある液体金属200の粘度が上がって、粘性増加領域320が生じる。
The
図4に示すように、円筒状の筐体300aの外周に沿って、例えば、4個の磁石400を等間隔に、磁極が交互に変わるように配置して多極式にする。図に示すような磁力線により磁界が発生し、筐体300a側が粘性増加領域320となり、中央側より液体金属200の粘度が向上する。尚、図4においては磁石4個の場合を示したが、筐体300aの液体側で必要な粘度を得るのに、必要な磁束密度が得られる磁石数を配置しなければならない。
As shown in FIG. 4, along the outer circumference of the
タンク300の中央側に噴流200aが落ちてきても、粘性増加領域320との境界から筐体300aの方へは流れが進みづらくなる。すなわち、キャビティ310も粘性増加領域320との境界を超えて先に行かないように抑制される。キャビティ310が筐体300a側に到達しないことでエロージョンが抑制される。キャビティ310は、中央側において、循環の流れに乗って配管130の方に進むか、途中で潰れる。
Even if the
図5に示すように、粘性増加領域320によってキャビティ310が存在する領域dが狭められるので、タンク300の筐体300bの内径Dも小さくすることが可能となる。例えば、普通のタンク300で、噴流200aの幅wが200mmで、厚さtが25mmの場合、キャビテーションによるエロージョンを防止するには、筐体300bの直径φは、その噴流幅の4~5倍以上である800~1000mm以上にする必要があるが、磁界を掛けることのよって3倍程度でよい。また、磁界を掛けた小型のタンク300で、噴流200aの幅wが70mmで、厚さtが2mmの場合、筐体300bの直径φは、その2倍程度である100~150mmで良い。
As shown in FIG. 5, since the region d in which the
また、噴流200aが液面に衝突したときに飛沫200bが上がることがあるので、タンク300内の液体金属200よりも上方に金網330を配置しても良い。金網330は、噴流200aが通過する中央部を空けておけば良い。飛沫200bを金網330で受け止めることにより、飛沫200bが筐体300bまで届くのを防止する。
Further, since the
また、噴流200aが液面に突入してキャビティ310ができる深さは、実験によると幅50mm×厚み0.6mm×噴流200aの流速30m/sで400mm程であるので、キャビティ310が配管130側に行かないようにするためにはタンク300内の湯面深さは400mm以上にし、更にキャビティ310の上昇速度はキャビティ310の径によって違うが20cm/s程であるのでタンク300内の下向きの流速は、キャビティ310の上昇速度より遅い流速になるように噴流200aの流量からタンク300の内径Dを決めて、キャビティ310が配管130側に行かないようにしなければならない。
Further, according to the experiment, the depth at which the
図6に示すように、キャビティ310が筐体300aに到達しないようにしても、配管130を循環する液体金属200にキャビティ310の気泡が残っているのは好ましくないことから、気泡を無くすための整流タンク340を設けても良い。タンク300の高さを長くして、配管130に到達するまでに気泡を無くすようにしても良いが、液面ではキャビティ310が発生しているため、気泡が上昇しづらいこともあって気泡を無くすための整流タンク340を設けるのが良い。
As shown in FIG. 6, even if the
そのため、タンク300から整流タンク340に気泡を含んだ液体金属200を送り込まれても、整流タンク340内の流速を遅くして気泡を除去すれば良い。例えば、気泡が2cm/secの速さで上昇する場合、液体金属200が配管130を循環する流速を1cm/secに遅くすれば、気泡が上方に抜けやすくなる。
Therefore, even if the
また、図7に示すように、筐体300bの下部の径を大きくすることにより、液体金属200が配管130に流入する速度を遅くすることで、気泡が上昇しやすくなるようにしても良い。配管130に気泡が混入しないことで、キャビテーションエロ―ジョンが無くなり液体金属200の循環や冷却の効率が向上し、流れが安定する。
Further, as shown in FIG. 7, by increasing the diameter of the lower portion of the
本発明によれば、中性子を発生させるための液体金属ループにおいて、液体金属の噴流を受け止めるタンクのキャビテーションエロージョンを抑制することで、タンクの寿命を延ばすことができる。また、噴流を受け止めてキャビテーションが発生する領域を磁界によって制限することにより、タンクを小型化することができ、コストと使用流体の容量を最少化することができる。さらに、噴流を受け止める液体金属の流れをキャビティの浮上速度より遅く循環させることによってタンク下の配管内に気泡を無くしておくことで、気泡が配管内を巡ってしまうのを抑制することができる。 According to the present invention, in the liquid metal loop for generating neutrons, the life of the tank can be extended by suppressing the cavitation erosion of the tank that receives the jet of the liquid metal. Further, by limiting the region where cavitation occurs by receiving the jet flow by a magnetic field, the tank can be miniaturized, and the cost and the capacity of the fluid used can be minimized. Further, by eliminating bubbles in the pipe under the tank by circulating the flow of the liquid metal that catches the jet flow at a speed slower than the floating speed of the cavity, it is possible to suppress the bubbles from circulating in the pipe.
以上、本発明の実施例を述べたが、これらに限定されるものではない。発生させた中性子は、BNCT(ホウ素中性子捕捉療法)を扱う医療施設や、IFMIF(国際核融合材料照射施設)など、その他中性子科学の分野で利用可能である。例えば、BNCTでは、ホウ素10を取り込ませたガン細胞に中性子を照射して、ホウ素10と中性子の核反応で発生する細胞の大きさと同程度の飛程のα粒子とリチウム7によりガン細胞を殺すが、正常な細胞にはあまり損傷を与えずにガン細胞のみを選択的に破壊することができる。 Although examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto. The generated neutrons can be used in other fields of neutron science such as medical facilities dealing with BNCT (Boron Neutron Capture Therapy) and IFMIF (International Fusion Materials Irradiation Facility). For example, in BNCT, cancer cells that have taken up boron 10 are irradiated with neutrons, and the cancer cells are killed by α particles and lithium 7 that have a range similar to the size of the cells generated by the nuclear reaction between boron 10 and neutrons. However, only cancer cells can be selectively destroyed without causing much damage to normal cells.
100:液体金属ループ
110:ノズル
111:斜面
120:加速器
130:配管
140:冷却器
150:電磁ポンプ
160:電磁流量計
200:液体金属
200a:噴流
200b:飛沫
210:荷電粒子
220:中性子
300:タンク
300a:筐体
300b:筐体
310:キャビティ
320:粘性増加領域
330:金網
340:整流タンク
400:磁石
410:ヨーク
100: Liquid metal loop 110: Nozzle 111: Slope 120: Accelerator 130: Piping 140: Cooler 150: Electromagnetic pump 160: Electromagnetic flow meter 200:
Claims (6)
前記荷電粒子が照射された後の前記液体金属を前記配管に送り出す前に貯留しておくタンクと、
前記タンクの筐体の内側に磁界が発生するように配置された磁界発生手段と、を備え、
前記磁界発生手段によって前記タンク内の液体金属に筐体側へ流れが進みづらくなる領域を形成することにより、前記液体金属の噴流を前記タンクの中央側で受け止めたときに発生したキャビティが前記タンクの筐体の内側に到達しないように抑制する、
ことを特徴とする液体金属ループの壊食抑制機構。 In a liquid metal loop having a pipe for irradiating a liquid metal ejected from a nozzle with charged particles to generate neutrons and then cooling the liquid metal and circulating it to the nozzle.
A tank for storing the liquid metal after being irradiated with the charged particles before sending it to the pipe, and a tank for storing the liquid metal.
A magnetic field generating means arranged so as to generate a magnetic field inside the housing of the tank is provided.
By forming a region in the liquid metal in the tank that makes it difficult for the flow to proceed toward the housing by the magnetic field generating means, the cavity generated when the jet of the liquid metal is received on the center side of the tank is the tank. Suppress so that it does not reach the inside of the housing,
A mechanism for suppressing corrosion of liquid metal loops.
ことを特徴とする請求項1に記載の液体金属ループの壊食抑制機構。 The magnetic field generating means is a multi-pole type by arranging a plurality of magnets on the outside of the tank.
The mechanism for suppressing corrosion of a liquid metal loop according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の液体金属ループの壊食抑制機構。 By making the flow velocity of the liquid metal sent from the tank to the pipe slower than the ascending speed of the cavity, the cavity is prevented from circulating in the pipe.
The mechanism for suppressing corrosion of a liquid metal loop according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一に記載の液体金属ループの壊食抑制機構。 The liquid metal sent from the tank to the pipe was made slower than the ascending speed of the cavity in a further rectifying tank so that the cavity did not circulate in the pipe.
The mechanism for suppressing corrosion of a liquid metal loop according to any one of claims 1 to 3.
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一に記載の液体金属ループの壊食抑制機構。 In the tank, a wire mesh for preventing splashes is arranged above the liquid surface of the liquid metal.
The mechanism for suppressing corrosion of a liquid metal loop according to any one of claims 1 to 4.
ことを特徴とする液体金属ループ。 The anti-corrosion mechanism according to any one of claims 1 to 5.
It features a liquid metal loop.
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Title |
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TAKAHASHI,Minoru et al.,Study on High Speed Lithium Jet For Neutron Source of Boron Neutron Capture Therapy(BNCT),Journal of Power and Energy Systems,2012年,Vol.6, No2,p.324-338 |
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