Affiliation：Graduate School of Engineering, Osaka University

Abstract：核融合炉材料試験を実現するための核融合中性子源では、液体リチウム（Li）ターゲットに重陽子ビームを照射することで高エネルギー・高フラックス中性子場を形成するが、ビーム照射に伴う熱を除去するためにLiは高速で流される。施設の安全性や効率化を考える上で、液体Liターゲット内部の流動構造を詳細に把握することは重要な意味を持つ。そこで本研究では核融合中性子源で採用される湾曲流路を流れるLi噴流表面の状況やその内部の詳細な渦構造の把握を目的とし、これまでなされていなかった大規模LES計算を実施した。計算モデルとしては二段縮流ノズルとLi噴流部から成り、ノズル出口断面平均流速で15m/s条件の流量をノズル入口に設定した。Li噴流部はArガスとの気液二相流となっている。Li噴流は湾曲流路を流れており、流路幅方向は5mmとして周期境界条件を適用した。メッシュ数は約540万、RANS乱流モデルで計算した後、LES乱流モデルを用いて計算した。結果として、RANS計算から遠心力による膜厚増加の抑制を確認、LES計算により湾曲流路による流路底部近傍の縦渦構造の生成促進を明らかにすることができた。