Qualifizierung einer Messtechnik zur Erfassung freier Grenzflächen bei Flüssigmetallen

Die Erfassung freier Grenzflächen bei Flüssigmetallen, wie sie in zukünftigen Anlagen der Kern- und Fusionstechnik eingesetzt werden sollen, ist einer Reihe von Schwierigkeiten unterworfen. Hauptprobleme bereiten die hohe Reflektivität der Oberfläche und die große Geschwindigkeit der Oberflächenbewegung. Die Beobachtung bestehender Flüssigmetalloberflächen, wie der Flüssigmetalltargets MYRRHA und GSI im KALLA-Labor des Forschungszentrums in Karlsruhe, sowie die Untersuchungen für HILIFE-II von Konkachbaev 2000 und IFMIF von Itoh 1998, legen eine zu fordernde Genauigkeit von ±0.3mm bei 100Hz nah. ... mehrFür diese Anwendungstypen bestehen keine bekannten Messverfahren. Die Entwicklung des DLP-Verfahrens basiert auf der Ergänzung eines Projektionsverfahrens um einen zweiten (transparenten) Schirm, wobei die abgebildeten Laserquerschnitte von einer Hochgeschwindigkeitskamera als mit der Intensität und Farbe codierte Oberflächeninformation erfasst werden. Dies erlaubt die Erreichung der geforderten Genauigkeiten und konnte durch einen entsprechenden sequentiellen aufgebauten Validierungsprozess nachgewiesen werden. Die Qualifizierung wird durch eine raum- und zeitaufgelöste Erfassung des rotationssymmetrischen hydraulischen Sprungs mit eutektischen Gallium Indium Zinn abgeschlossen.

The attempt to detect liquid metal surfaces associated with the development of windowless target concepts for ADS prototyping is confronted with a number of difficulties. The main problems are the high reflectivity in vacuum at simultaneously high flow velocities and rapid surface motions. Observations with MYRRHA and the GSI-Target conducted experimental investigations at FZK-KALLA as well as investigations for HILIFE-II by A.I. KONKACHBAEV in 2000 and the IFMIF- target by KAZUHIRO ITOH in 1998 suggest a required detection accuracy of ±0.3mm at 100Hz for the surface texture. ... mehrCurrently no measurement methods for this problem providing unique results exist. In Order to develop such a method, a projection method has been modified by adding a second (transparent) screen. Projected patterns are mapped onto two layers and recorded by means of a high-speed camera. The pattern is structured in terms of wavelength and intensity. The required accuracy is achieved by a successive validation process. The development is completed by applying the measurement technique further on referred to as Double-Layer-Projection (DLP) to a spatially and temporally resolved measurement of the circular hydraulic jump phenomena using the eutectic liquid GaInSn as a fluid.