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村上 陽之; 木津 要; 市毛 寿一; 古川 真人; 夏目 恭平; 土屋 勝彦; 神谷 宏治; 小出 芳彦; 吉田 清; 尾花 哲浩*; et al.
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 25(3), p.4201305_1 - 4201305_5, 2015/06
被引用回数：6 パーセンタイル：33.97(Engineering, Electrical & Electronic)JT-60Uのマグネットシステムを超伝導に改修するJT-60SA計画が進められている。CSのターミナル接続部はNb
Sn導体とNbTi導体を接続するシェイクハンド型のラップジョイントを用いて製作される。ターミナル接続部は、CSの上部および下部に配置され、CSシステムの中央に位置するモジュールはターミナル接続部とモジュール間をリードエクステンションと呼ばれる部品を用いて接続される。ターミナル接続部の接続抵抗は核融合科学研究所の大型試験装置を用いて測定した。試験の結果、接続抵抗値はJT-60SAのマグネットシステムの要求値を満足することが確認できた。また、リードエクステンション部およびサポートの構造解析を行い、設計が成り立つことを確認した。本発表では、今回実施した接続抵抗試験の結果およびリードエクステンション部の構造解析の結果について報告する。
神谷 宏治; 大西 祥広; 市毛 寿一; 古川 真人; 村上 陽之; 木津 要; 土屋 勝彦; 吉田 清; 水牧 祥一*
Proceedings of 24th International Cryogenic Engineering Conference (ICEC 24) and International Cryogenic Materials Conference 2012 (ICMC 2012) (CD-ROM), p.587 - 590, 2012/05
JT-60は日欧の幅広いアプローチの1つであるJT-60SAとして超伝導トカマク装置に改修する計画である。JT-60SAの超伝導マグネットは80Kに冷却されたサーマルシールドによって覆われている。サーマルシールドは真空容器側サーマルシールド(VVTS),ポート側サーマルシールド(PTS)、そしてクライオスタット側サーマルシールド(CTS)の3部品で構成されている。本研究では、動解析によるサーマルシールドの耐震解析を行い、設計の健全性を確認した。また、10
分の外側VVTSの試作を行い、既存の内側VVTSと組合せた結果、公差が目標の10mmを満足する5.2mmとなることが明らかになった。最後にJT-60SAの低温配管の設計について報告する。
村上 陽之; 木津 要; 市毛 寿一; 神谷 宏治; 土屋 勝彦; 吉田 清; 尾花 哲浩*; 濱口 真司*; 高畑 一也*; 柳 長門*; et al.
Proceedings of 24th International Cryogenic Engineering Conference (ICEC 24) and International Cryogenic Materials Conference 2012 (ICMC 2012) (CD-ROM), p.575 - 578, 2012/05
JT-60SA装置の中心ソレノイド(CS)導体は、最大9Tの磁場を受けるため、NbSn素線を用いたケーブル・イン・コンジット導体により製作される。CS導体の量産に先立ち、超伝導特性の確認を目的に、日本原子力研究開発機構(JAEA)と核融合科学研究所(NIFS)が共同で、分流開始温度(Tcs)測定試験及び4000回までの繰り返し通電を実施した。今回実施したTcs試験及び繰り返し通電試験より、CS導体は十分な超伝導特性を持つこと、繰り返し励磁に対して超伝導特性の劣化を示さないことがわかった。また、本試験結果をもとに実機運転におけるCS導体の温度マージン解析を行った結果、十分な温度マージンを持って運転できることが確認できた。以上より、CS導体の設計及び製造プロセスに問題がないことが確認できたことから、CS導体の量産を開始した。本講演では、Tcs測定試験,繰り返し通電試験及び温度マージン解析の結果について報告する。
神谷 宏治; 市毛 寿一; 本田 敦; 吉田 清
Proceedings of International Cryogenic Engineering Conference 23 (ICEC-23) and International Cryogenic Materials Conference 2010 (ICMC 2010), p.797 - 802, 2011/07
臨界プラズマ試験装置JT-60は、日欧で結ばれた幅広いアプローチ活動(BA)の一環として、プラズマ閉じ込め用マグネットを超伝導化するJT-60SAとしてプラズマ閉じ込め性能を向上させる。JT-60SAでは、超伝導マグネットは放射シールド(サーマルシールド)で包囲し、プラズマ真空容器や室温からの放射伝熱や伝導伝熱を低減する。本研究では、JT-60SA用サーマルシールドの設計と現状及び熱解析について報告する。次に、熱解析結果の温度を用いたプラズマ運転時のサーマルシールドの構造解析、及びプラズマ真空容器側サーマルシールド組立時の構造解析について報告する。最後に、VVTS10度分の試作を行い、製作公差について報告する。
神谷 宏治; 村上 陽之; 木津 要; 市毛 寿一; 吉田 清
低温工学, 46(1), p.10 - 17, 2011/01
JT-60SAはJT-60Uを完全超伝導化する。ヘリウム冷凍機は4.4K, 0.6MPaの超臨界ヘリウムを一定の質量流量で循環させることにより超伝導コイルを冷却する。ヘリウム冷凍機の冷凍能力は超伝導コイルの熱負荷により決定するため、超伝導コイルの温度マージンを確保しつつ、超伝導コイルの発熱と冷媒流量を見積ることは重要である。本論文では、超伝導コイルの温度マージンと冷媒流量の関係を明らかにし、冷媒流量の低減を検討した。そして、最適化された質量流量を超臨界ヘリウム循環ループに適用して全圧力損失を求め、ヘリウム循環ポンプの熱負荷を最小にすることができた。
竹永 秀信; 久保 博孝; 末岡 通治; 川俣 陽一; 吉田 麻衣子; 小林 進二*; 坂本 宜照; 飯尾 俊二*; 下村 浩司*; 市毛 尚志; et al.
Nuclear Fusion, 48(3), p.035011_1 - 035011_6, 2008/03
被引用回数：3 パーセンタイル：13.13(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60Uでは、DT核融合反応率の温度依存性を考慮した燃焼模擬実験手法を開発してきた。ここでは、密度とイオン温度の実時間計測値を用いてアルファ加熱模擬用の加熱パワーを計算している。核融合炉での燃料密度制御による燃焼制御性を解明するために、模擬外部加熱パワー一定のもとでの模擬核融合増倍率の密度に対する応答を調べた。イオン温度10
20keVでの温度依存性に相当するイオン温度の2乗に比例する核融合反応率を仮定した場合には、密度の2乗より強い模擬核融合増倍率の密度依存性を観測した。1.5次元輸送コードの解析により、この強い密度依存性は閉じ込め特性の変化と圧力分布の変化により引き起こされていることを明らかにした。一方、イオン温度40100keVでの温度依存性に相当するイオン温度に依存しない核融合反応率を仮定した場合には、閉じ込め特性の変化や圧力分布の変化によらず模擬核融合増倍率は密度の2乗に比例した。
下村 浩司*; 竹永 秀信; 筒井 広明*; 三又 秀行*; 飯尾 俊二*; 三浦 幸俊; 谷 啓二; 久保 博孝; 坂本 宜照; 平塚 一; et al.
Fusion Engineering and Design, 82(5-14), p.953 - 960, 2007/10
被引用回数：3 パーセンタイル：25.42(Nuclear Science & Technology)燃焼プラズマの制御性を明らかにするために、JT-60Uにおいて自己加熱模擬用と外部加熱模擬用の2つのNBグループを用いた燃焼制御模擬実験を行った。自己加熱模擬用では、中性子発生率に比例して加熱パワーを入射した。外部加熱模擬用では、蓄積エネルギー帰還制御を適用した。ELMy Hモード及び負磁気シアプラズマとも、自己加熱模擬用NBパワーが増加した場合には、外部加熱模擬用NBパワーが減少することにより蓄積エネルギーは一定に維持された。しかしながら、負磁気シアプラズマでは、ELMy Hモードプラズマと比べて外部加熱模擬用NBパワーの変動は大きく、制御裕度を大きくとる必要がある。両プラズマでの違いの原因を明らかにするために、非定常輸送解析コードTOPICSに燃焼制御模擬ロジックを組み込んだ。実験データから評価された実効的な粒子拡散係数と熱拡散係数を用いて計算を行った結果、負磁気シアプラズマで外部加熱模擬用NBパワーの振動が大きくなることは再現できなかった。また、熱拡散係数が温度依存性を持つと仮定した場合でも、外部加熱模擬用NBパワーの振動が大きくなることは観測されなかった。拡散係数の違い及びその温度依存性では両プラズマでの実験結果の違いを説明できないと考えられる。
細馬 隆; 市毛 浩次; 高橋 芳晴
サイクル機構技報, (24), p.11 - 26, 2004/00
日米原子力交渉の結果、プルトニウム・ウラン混合転換技術開発が開始され、国際合意が得られた経緯、マイクロ波加熱直接脱硝法の実証運転の経過、物質収支、粉末特性、工程特性、実証運転と並行して進められた技術開発と基礎研究、六ヶ所再処理工場への技術移転等についてまとめた。
竹永 秀信; 久保 博孝; 坂本 宜照; 吉田 麻衣子; 平塚 一; 市毛 尚志; 末岡 通治; 川俣 陽一; 三浦 幸俊; 飯尾 俊二*; et al.
no journal, ,
JT-60Uにおいて、燃焼プラズマの制御性を明らかにするために、燃焼模擬実験による燃焼制御の研究を行った。DT核融合反応係数の温度依存性を考慮するために、電子密度(n
)及びイオン温度(T
)の実時間計測値から自己加熱パワーを計算するロジックを開発した。ここでは、自己加熱パワーは、P
=n
x f(T)で計算される。fはDT核融合反応係数の温度依存性を考慮するための関数である。同ロジックを用いて、NB加熱開始時の密度上昇とガスパフによる密度上昇に対するELMy Hモードプラズマの応答特性を調べた。f
T
と仮定した場合の依存性はイオン温度10-20keV程度でのDT核融合反応係数に相当し、fT
と仮定した場合の依存性はイオン温度40-100keV程度に相当する。前者では、ロジック適用後、密度及びイオン温度の上昇と自己加熱パワーの増加のループにより、入射可能NBユニット数の上限に達した。その後、閉じ込め劣化により温度が減少している。ガスパフを行った場合は、密度は若干上昇したが閉じ込め劣化によりイオン温度が密度の上昇より大きく低下し、自己加熱模擬用NBパワーは減少を始めた。その後、加熱パワーと温度の減少にループが観測された。一方、後者ではNB加熱と密度の相関が弱いために、上記のようなループは観測されない。このように、異なるDT核融合反応係数のイオン温度依存性に対して、異なる応答特性を示すことを明らかにした。
下村 浩司*; 竹永 秀信; 筒井 広明*; 三又 秀行*; 飯尾 俊二*; 三浦 幸俊; 谷 啓二; 久保 博孝; 平塚 一; 市毛 尚志; et al.
no journal, ,
JT-60Uにおいて、燃焼プラズマの制御性を調べるため、中性粒子ビーム加熱をDD中性子発生率に比例した自己加熱模擬グループと帰還制御により蓄積エネルギーを一定に保つ外部加熱模擬グループに分けたロジックを適用した。核融合出力Q10-30程度の燃焼プラズマの自律性をELMy Hモード及び内部輸送障壁(ITB)を有する負磁気シアプラズマにおいて模擬した場合に、同ロジックによる燃焼制御が可能であることを明らかにした。しかしながら、負磁気シアプラズマでは外部加熱模擬ユニットに激しい変動が起こった。これは実際のDT炉でITBを有する負磁気シアプラズマを適用した場合の難制御性を示していると考えられる。この物理的要因を解明するため、1.5次元輸送解析による数値シミュレーションを行った。熱拡散係数にさまざまな物理的依存性を与え、観測された波形とシミュレーション波形を比較した。その結果、プラズマ蓄積エネルギーを一定に保つために必要な外部加熱模擬グループパワーの変動は、温度や密度,密度勾配などに依存した熱拡散係数の遅い変化では再現できないことがわかった。実験結果を再現するためには、加熱パワーに依存した熱拡散係数の早い変化が必要であることを明らかにした。
青瀬 晋一; 小笠原 甲士; 野村 和則; 宮地 茂彦; 市毛 良明; 篠崎 忠宏; 大内 晋一; 北嶋 卓史
no journal, ,
CPF(高レベル放射性物質研究施設)では高速実験炉「常陽」からの使用済燃料を用いて試験を行い、1984年に回収したプルトニウムを「常陽」にリサイクルしている。15年の試験研究を通じて所期の成果が得られていた。今後、さらなる高速炉燃料サイクル開発に必要とされる試験研究を行うため、CPFのホットセルであるCA-3セル内に設置されていた試験機器について撤去し、各種の試験条件に柔軟に対応できるように新たな試験機器を設置し、各種基礎研究を行うことのできる試験エリアの確保及び必要なユーティリティの整備を実施した。その他、分析関係を行うCA-5セル内に設置しているクレーンの補修,今後の試験に必要なグローブボックスを実験室A,分析室,実験室Cに設置した。
青瀬 晋一; 北嶋 卓史; 小笠原 甲士; 野村 和則; 宮地 茂彦; 市毛 良明; 篠崎 忠宏; 大内 晋一; 鍋本 豊伸*; 片平 不二雄*; et al.
no journal, ,
CPFのホットセルにかかわる改造工事として、CA-3セル内の試験機器等の撤去,CA-5セル内のクレーンの補修を行っている。工事を行うにあたっては、作業員の被ばくを低減化する観点から、可能な限りマスタースレーブマニプレーターなどを用いて遠隔操作による高線量の機器の撤去を行い、事前に3Dシミュレーションを使い机上での成立性を確認するとともに、モックアップ装置により作業性の確認を行うとともに作業員の教育訓練に供した。これにより、工事は事故,災害なく完遂している。
神谷 宏治; 竹之内 忠; 市毛 寿一; 吉田 清
no journal, ,
JT-60のプラズマ閉じ込め用コイルをすべて超伝導に置き換えるJT-60SAは、超伝導マグネットなど4K設備への室温からの放射を低減するため、80Kに冷却したサーマルシールドで超伝導マグネットを包囲する。このためサーマルシールドの形状は超伝導マグネットの形状に強く依存する。今年、トロイダルフィールドコイル(TFC)の仕様や形状が確定し、超伝導マグネットとプラズマ真空容器間のクリアランスを110mm確保できる見通しが立った。本発表では、この中でサーマルシールドの設計と、モデルの一部について熱解析を行った。
神谷 宏治; 市毛 寿一; 吉田 清
no journal, ,
JT-60のプラズマ閉じ込め用コイルをすべて超伝導に置き換えるJT-60SAは、超伝導マグネットなど4K設備への室温からの放射を低減するため、80Kに冷却したサーマルシールドで超伝導マグネットを包囲する。プラズマ真空容器側サーマルシールド(VVTS)は真空容器やポートとトロイダル磁場コイル(TFC)との間隔が狭いため、製作と組立に高い精度が要求される。このため試作により製作公差を確定することは設計上重要である。本講演では、VVTSの試作を行い、VVTS製作公差と試作から得た結果について報告する。
大西 祥広; 淺川 修二; 市毛 寿一; 星 亮; 神谷 宏治; 吉田 清
no journal, ,
原子力機構のJT-60のトカマク本体を超伝導化する計画が、日本とEU間の共同プロジェクト「サテライトトカマク装置(JT-60SA)」として推進されている。超伝導コイルへの放射熱の侵入を抑えるため、サーマルシールドを、超伝導コイルの周囲に配置する。サーマルシールドの重力支持は、TFコイルから支持されるため、サーマルシールドから極低温機器への熱侵入を極力抑えつつ、室温のプラズマ真空容器やポートとの間隔を一定に保つ必要がある。また、剛性の小さいサーマルシールドを組立途中に支持する機構や、組立後にサーマルシールド中心側が垂れ下がるのを防止する支持構造などについて報告する。
神谷 宏治; 村上 陽之; 木津 要; 市毛 寿一; 吉田 清
no journal, ,
JT-60のプラズマ閉じ込め用のコイルをすべて超伝導に置き換えるJT-60SAでは、4.4K, 0.6MPaの超臨界ヘリウムを強制循環して超伝導コイルを冷却する。JT-60SAでは、2つの超臨界ヘリウム循環ループを備え、ループ1でEUが製作するトロイダル磁場(TF)コイル及び構造物を、ループ2で日本が担当する4つの中心ソレノイド(CS)と6つの平衡磁場(EF)コイルを冷却する。本講演ではプラズマ運転時及び、クエンチが発生した場合の最も温度マージンの厳しいCS2冷却用ヘリウムの温度と圧力の時間変化について述べる。
大西 祥広; 市毛 寿一; 星 亮; 神谷 宏治; 吉田 清
no journal, ,
原子力機構のJT-60トカマク本体を超伝導化する計画が、日本とEU間の共同プロジェクト「サテライトトカマク装置(JT-60SA)」として推進されている。超伝導コイルへの放射熱の侵入を抑えるため、サーマルシールドを超伝導コイルと真空容器等室温機器間に配置する。本報告では、設置時におけるサーマルシールドの自重及び冷却により発生する変位及び応力そして組立て途中における変形等を報告する。
神谷 宏治; 大西 祥広; 市毛 寿一; 村上 陽之; 吉田 清; 水牧 祥一*
no journal, ,
JT-60のプラズマ閉じ込め用のコイルをすべて超伝導に置き換えるJT-60SAは、323Kのプラズマ真空容器と4Kの超伝導コイルの間に80Kの熱遮蔽体、サーマルシールドを設置する。本講演では、サーマルシールドの構造解析から、各サーマルシールド壁を接続する接続部品にかかる力の算出と応力試験方法について報告する。また10度分の外側真空容器用サーマルシールド(VVTS)の試作、及びこれと既に試作した内側VVTSとの接続試験についても報告する。
