AbstractThere is significant ongoing research within the APEX project to develop innovative first wall/blanket concepts capable of efficiently extracting useful thermal energy from magnetic fusion devices that can substantially improve the attractiveness of fusion energy systems. Among the several different ideas are solid and liquid wall concepts. One solid wall concept being considered is the EVOLVE concept. This concept relies on liquid lithium filled tungsten trays to act as a heat transfer and tritium breeding media. In this design, liquid lithium flows into tungsten trays and is brought to the saturation temperature by volumetric neutronic heating of the liquid lithium and tungsten trays. The lithium vapor generated could then be used as the heat transfer media for the thermal power cycle. Key to this design is the vaporization and boiling of the lithium in the presence of a strong magnetic fields (∼7 T). Initial analysis of the boiling phenomena lead to many questions regarding the void fractions and boiling flow regime (void distribution) that may exist in the trays [Fusion Technol. 39 (2001) 810]. Since it is necessary to know the void fraction and flow regime present during the boiling process to determine the neutronic heating and energy removal capability, experiments have been initiated to examine this issue. This paper presents initial experiments and scaling analysis conducted in a new test section, which provides real time X-ray determination of flow regimes and void fractions within a pool of low-density liquid metal (NaK) during gas injection inside a horizontal magnetic field. Data will be presented from a first series of tests with gas injection of volumetric flow rates from 0 to 5 SCFH (0<Jg<0.06 m/s) with no field.
APEXプロジェクト内では、磁気核融合装置から有用な熱エネルギーを効率的に抽出でき、核融合エネルギーシステムの魅力を大幅に向上させることができる革新的な第一壁／ブランケット概念を開発するための重要な研究が進行中である。いくつかの異なるアイデアの中には、固体壁概念と液体壁概念がある。検討されている固体壁概念の1つがEVOLVE概念である。この概念は、液体リチウムを充填したタングステントレイを熱伝達媒体およびトリチウム増殖媒体として利用するものである。この設計では、液体リチウムがタングステントレイ内に流入し、液体リチウムとタングステントレイの体積中性子加熱によって飽和温度まで加熱される。生成されたリチウム蒸気は、その後、熱サイクルの熱伝達媒体として使用できる。この設計の鍵となるのは、強磁場（約7 T）の存在下でのリチウムの蒸発と沸騰である。沸騰現象の初期解析により、トレイ内に存在し得るボイド率と沸騰流動様式（ボイド分布）に関して多くの疑問が提起された［Fusion Technol. 39 (2001) 810］。沸騰プロセス中のボイド率と流動様式を把握することは、中性子加熱とエネルギー除去能力を決定するために必要であることから、この問題を調査するための実験が開始された。本論文では、水平磁場内でのガス注入中の低密度液体金属（NaK）プール内の流動様式とボイド率のリアルタイムX線測定を提供する新しい試験セクションを用いて実施された初期実験とスケーリング解析について述べる。磁場なしの条件で、0〜5 SCFH（0＜Jg＜0.06 m/s）の体積流量範囲でのガス注入による一連の初期試験から得られたデータが提示される。