An experimental study to develop beam stops for the next generation of neutral beam injectors was started, using an ion source developed for the JT-60 neutral beam injector. A swirl tube is one of the most promising candidates for a beam stop element which can handle steady-state and high-heat flux beams. In the present experiments, a modified swirl tube, namely an externally-finned swirl tube, was tested together with a simple smooth tube, an externally finned tube, and an internally finned tube. The major dimensions of the tubes are 10 mm in outer-diameter, 1.5 mm in wall thickness, 15 mm in external fin width, and 700 mm in length.The burnout heat flux (CHF) normal to the externally finned swirl tube was 4.1 ± 0.1 kW/cm2, where the Gaussian e-folding half-width of the beam intensity distribution was about 90 mm, the flow rate of the cooling water was 30 l/min, inlet and outlet gauge pressures were about 1 MPa and 0.2 MPa, respectively, and the temperature of the inlet water was kept to 20 °C during a pulse. A burnout heat flux ratio, which is defined by the ratio of the CHF value of the externally-finned swirl tube to that of the externally-finned tube, turned out to be about 1.5. Burnout heat fluxes of the tubes with a swirl tape or internal fins increase linearly with an increase of the flow rate. It was found that the tube with external fins has effects that not only reduce the thermal stress but also improve the characteristics of boiling heat transfer.
次世代中性粒子ビーム入射装置用のビームストップを開発するための実験研究を、JT-60中性粒子ビーム入射装置用に開発されたイオン源を用いて開始した。スワール管は、定常状態かつ高熱流束のビームを処理できるビームストップ要素の最も有望な候補の一つである。本実験では、改良型スワール管、すなわち外部フィン付きスワール管を、単純な平滑管、外部フィン付き管、および内部フィン付き管とともに試験した。管の主要寸法は、外径10 mm、肉厚1.5 mm、外部フィン幅15 mm、長さ700 mmである。外部フィン付きスワール管の垂直バーンアウト熱流束（CHF）は4.1 ± 0.1 kW/cm²であり、このときビーム強度分布のガウス型e-folding半幅は約90 mm、冷却水流量は30 L/min、入口および出口のゲージ圧はそれぞれ約1 MPaおよび0.2 MPa、入口水温はパルス中20 °Cに維持された。外部フィン付きスワール管のCHF値と外部フィン付き管のCHF値の比として定義されるバーンアウト熱流束比は、約1.5であることが判明した。スワール管または内部フィンを有する管のバーンアウト熱流束は、流量の増加に伴って直線的に増加する。外部フィンを有する管は、熱応力を低減するだけでなく、沸騰熱伝達特性も改善する効果があることが見出された。