4.1.3 コリメータ温度上昇と冷却

ここでは、ANSYSの伝熱解析機能を使用し、4.1.2節で解説されているエネルギーディポジット量を入力して、ターゲット直下流に設置されるコリメータ及びD1マグネットでの発熱計算を行った結果を記載する。

1. ターゲットの直下流にD1マグネットを設置した場合のANSYSでの解析結果を図4.3に示す。
   解析での入力条件は以下の通りである。
   • マグネットの形状
     • 内径r=100 mm
     • 外形r=400 mm
     • 長さz=1000 mm
   • 冷却/熱伝達係数
     • 外周面を水冷していると仮定し熱伝達係数を1114 $[W/(m^{2}\cdot K)]$としている。
     • 外周面以外からの熱伝達係数は $10W/(m^{2}\cdot K)$としている。
   • 物性値
     • 材質: 鉄(Fe)
     • 密度$[g/cm^{3}]$: 7.88
     • 熱伝導率 $[W/(m\cdot K)]$: 52
     • 比熱 $[J/(g\cdot K)]$: 0.48
2. ターゲットとＤ１マグネットの間にコリメーターを設置した場合のANSYSでの解析結果を図4.4及び図4.5に示す。
   解析での入力条件は以下の通りである。
   • コリメータの形状
     • 内径r=20 mm
     • 外形r=150 mm
     • 長さz=200 mm
   • 冷却/熱伝達係数
     • 外周面を水冷していると仮定し熱伝達係数を14854 $[W/(m^{2}\cdot K)]$としている
     • 外周面以外からの熱伝達係数は10 $[W/m^{2}(\cdot K)]$としている
   • 物性値
     • 材質: タングテン(W)
     • 密度$[g/cm^{3}]$: 19.3
     • 熱伝導率 $[W/(m\cdot K)]$: 210
     • 比熱 $[J/(g\cdot K)]$: 0.13

図 4.3: コリメータ無しの場合のD1マグネット温度上昇

図 4.4: コリメータの温度上昇

図 4.5: コリメータを置いた場合のD1マグネット温度上昇