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滝野 一夫; 杉野 和輝; 大木 繁夫
Annals of Nuclear Energy, 162, p.108454_1 - 108454_7, 2021/11
被引用回数：1 パーセンタイル：15.7(Nuclear Science & Technology)A Japanese next-generation fast reactor core design adopts the reaction rate ratio preservation (RRRP) method for control rod homogenization with a super-cell model in which a control rod is surrounded by fuel assemblies. An earlier study showed that the RRRP method with the conventional super-cell model could estimate the control rod worth (CRW) of a 750-MWe large fast reactor core within the analytical uncertainty of 1.5%. The estimation of radial power distribution (RPD) tends to have relatively large analytical uncertainty especially for large fast reactor cores with the control rods inserted. In order to eliminate the radially-dependent analytical uncertainty of CRW and RPD, this study evaluated and refined the surrounding fuel assemblies of the super-cell model for all control rods in the RRRP method. This refinement significantly decreased the radially-dependent analytical uncertainty: the analytical uncertainty of CRW and RPD were reduced to less than 0.13% and 0.35%, respectively.
垣内 一雄; 宇田川 豊; 天谷 政樹
Annals of Nuclear Energy, 155, p.108171_1 - 108171_11, 2021/06
被引用回数：1 パーセンタイル：15.7(Nuclear Science & Technology)In order to investigate fission gas release behavior of high-burnup mixed-oxide (MOX) fuel pellet for LWR under reactivity-initiated accident (RIA), the tests called BZ-3 and BZ-4 were conducted at the Nuclear Safety Research Reactor (NSRR) in Japan Atomic Energy Agency (JAEA). Electron probe microanalysis and rod-puncture tests were performed on the fuel pellets before and after pulse irradiation tests, and from the comparison between the puncture test results and the results evaluated from EPMA, it was suggested that fission gas release from not only the Pu-spot but also the Pu-spot-excluded region.
田中 伸幸; 竹上 弘彰; 野口 弘喜; 上地 優; 岩月 仁; 会田 秀樹; 笠原 清司; 久保 真治
Proceedings of 8th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology (HTR 2016) (CD-ROM), p.1022 - 1028, 2016/11
原子力機構では、工業製材料を使用した100L/hr規模の連続水素製造試験装置を完成させた。連続水素製造試験に先立って、製作した各機器の機能確認を行うため、5つある工程の工程別試験をそれぞれ実施した。本発表では、5工程のうち、ブンゼン反応工程及びHI濃縮工程の結果を示した。ブンゼン反応工程では、供給された反応原料がブンゼン反応器において混合され、ブンゼン反応が進行しなければならない。反応原料のSO
が全て溶液中に吸収されていることから、原料が確実に混合され、かつ、ブンゼン反応が速やかに進行していることを示し、ブンゼン反応器の機能が設計通りであることを明らかにした。HI濃縮工程では、製作した電解電気透析(EED)スタックを用いて、HI濃縮試験を実施した。その結果、既報の予測式に一致する濃縮性能を持つことを確認し、EEDスタックの機能確認を完了した。シリーズ(II)で示す硫酸工程, HI蒸留, HI分解工程の結果と合わせて、工程別試験を完了した。その後、これらの結果を基に、連続水素製造試験を実施し、8時間の水素製造に成功した。
津田 修一; 佐藤 達彦; 小川 達彦
Radiation Protection Dosimetry, 168(2), p.190 - 196, 2016/02
被引用回数：2 パーセンタイル：19.57(Environmental Sciences)重粒子線に対する生物学的効果を評価する上で、生体中での重粒子線の飛跡およびその近傍における詳細なエネルギー付与分布は重要なデータである。本研究では、PHITSに組み込まれている最新の生物学的線量評価モデルのエネルギー付与分布計算の精度検証を行うため、高崎量子研究所TIARAで 壁なし型組織等価比例計数管にペンシル状のビームを照射し、径方向の線エネルギー(y)分布データおよびyの線量平均値(yD)を取得した。その結果、PHITSによる計算結果は測定したy分布をよく再現することがわかった。また30MeV陽子は、陽子より重いイオンの場合と異なり、ビーム軸上(r=0.0
m)でyD値は最小となり、ビーム軸に対する垂直面の径方向の距離とともに緩やかに増加した。これは陽子ビームと二次的に生成されるデルタ線の阻止能がほぼ等しいことに起因するためであり、約30MeV以上の陽子ビームでは飛跡構造がほぼ一様であることを実験的に示した。
森林 健悟
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 365(Part B), p.592 - 595, 2015/12
Aiming to advance the treatment planning system for heavy particle cancer therapy and to study cluster DNA damage, we have been developing a simulation model for radial dose due to the irradiation of a heavy ion. Now, two types of radial dose distributions have been available in the treatment planning system for heavy particle cancer therapy. However, these distributions had been developed without the detailed examinations of physical phenomena that occur near the trajectory of an incident ion, though this region is important to estimate the cell survival. The progress of computers allows us to execute such detailed examinations through simulations and to obtain radial dose closer to reality. We compare radial dose distribution obtained from our simulations with the conventional distributions and we suggest which conventional ones should be selected according to incident ion energies. Our simulation model, which has become possible in this century, is the only way to examine physical phenomena that occurs near the trajectory of an incident ion now as far as we know.
阿部 加奈子*; 中嶋 秀夫; 濱田 一弥; 奥野 清; 角井 日出雄*; 山岡 弘人*; 丸山 直行*
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 16(2), p.807 - 810, 2006/06
被引用回数：12 パーセンタイル：51.46(Engineering, Electrical & Electronic)ITERのTFコイルは68kA, 11.8Tで運転されるため、巨大な電磁力が発生する。この電磁力を支持するために、TFコイル導体はTFコイルケース内のラジアルプレート(RP)と呼ばれるD型構造体(13.8m
8.7m,幅610mm,厚み112mm)に加工された溝に埋め込まれる。RPは大型のため、複数の圧延板を既存加工機が使用できる大きさに溶接接合して、溝を機械加工し、最終的に溶接で一体化する製作方法が考えられる。原研は、実現可能なRP製作方法を検討するとともに、RPの加工方法及び加工時間を評価するために、実機RP素材である316LNを用いて、加工条件や工具寿命を測定した。また、高溶着TIG溶接と、溶接部の収縮を最小にするレーザー溶接の適用性を検討し、実際に316LNで溶接を行い溶接性や変形,溶接速度等を実測した。これらのR&Dに基づき、実機と同じ溝寸法を持つ小規模RP(750mmW1000mmL,11溝)を試作し、製作方法を検証した。完成したRP試作体の平面度は1mm以下であることを確認した。以上の結果、RPの現実的な製作方法についての見通しを得た。
井戸 毅*; 三浦 幸俊; 神谷 健作; 浜田 泰司*; 星野 克道; 藤澤 彰英*; 伊藤 公孝*; 伊藤 早苗*; 西澤 章光*; 小川 宏明; et al.
Plasma Physics and Controlled Fusion, 48(4), p.S41 - S50, 2006/04
被引用回数：129 パーセンタイル：96.64(Physics, Fluids & Plasmas)JFT-2Mトカマクにおいて重イオンビームプローブ(HIBP)を用いてプラズマ内部における測地的音波モード(Geodesic Acoustic mode, GAM)に伴うポテンシャル揺動及び密度揺動の同時計測を行った。ポテンシャル揺動はプラズマ境界内側で極大値を持っていること,この構造内で周波数はほぼ一定であること,このモードが径方向へ伝播していること、及びGAMが背景乱流に影響を及ぼしていることなどを明らかにした。背景乱流への影響の程度は理論モデルの予測とほぼ一致していることがわかった。
鈴木 伸一; 佐々木 祐二; 矢板 毅; 木村 貴海
Proceedings of International Conference ATALANTE 2004 Advances for Future Nuclear Fuel Cycles (CD-ROM), 4 Pages, 2004/06
われわれは、使用済核燃料(SF)の簡素化次世代型再処理プロセス:ARTISTプロセスを提案している。ARTISTプロセスの主要工程の一つは、「Uの選択的抽出工程」である。「Uの選択的抽出工程」では、選択的にU(VI)のみの分離回収を目的としている。使用する試薬としては、焼却処分が可能であり固体廃棄物の低減が期待され、環境負荷低減が見込めるN,N-ジアルキルアミドを用いる。特に、嵩高いN,N-ジアルキルアミドは、金属との錯形成において枝分かれ効果を示すため、この枝分かれ効果を用いてAn(VI)とAn(IV)の分離が可能となる。本研究では、D2EHDMPAを用いプロセス内でのPu(IV)のリサイクル蓄積を起こすことなくU(VI)の単離ができることを確認した。さらに、Npの抽出においても、Np(VI)からNp(V)あるいはNp(IV)への還元処理を行わずにNp(VI)とU(VI)の分離の可能性を見いだした。
松本 太郎; 徳田 伸二; 岸本 泰明; 内藤 裕志*
Physics of Plasmas, 10(1), p.195 - 203, 2003/01
被引用回数：5 パーセンタイル：16.93(Physics, Fluids & Plasmas)高温プラズマにおける磁力線の再結合現象の要因として、温度上昇に伴い低減する電子の衝突による抵抗に加えて、温度に依存しない電子慣性などのプラズマの粒子性に起因する運動論的な効果が重要な役割を担うと考えられる。本研究ではプラズマ中における鋸歯状振動の内部崩壊現象の非線形的な振る舞いを解明するために、ジャイロ運動論的粒子モデルに密度勾配の効果を考慮した無衝突m=1モードのシミュレーションを行ってきた。完全磁気再結合過程は変化させない程度の密度勾配が、自己形成径電場、すなわちm=0モードを生成し、この径電場が二次再結合及び安全係数分布の時間発展等の完全再結合後の現象を大きく変化させることが明かにされた。径電場の成長メカニズムは、イオンと電子のEBドリフトの差異により説明され、その差異は磁場方向の電子の速い運動が引き起こしている。m=1モードによる対照的なフローにより、一度径電場が引き起こされると、m=0モードがm=1モードと同レベルまで成長し、イオン反磁性方向にEBプラズマ回転を駆動する。完全再結合後の密度及び電流分布、そして安全係数の最小値は、m=1及びm=0モードによる非対称フローによって大きく影響される。
Arifal; Hwang, G.; 小貫 薫
Journal of Membrane Science, 210(1), p.39 - 44, 2002/12
被引用回数：19 パーセンタイル：59.78(Engineering, Chemical)HI
溶液の電界電気透析における市販陽イオン交換膜(CMB)のH
選択性を向上させるため、電子線架橋を試みた。照射膜の基本特性(膜抵抗,イオン交換容量,含水率)を測定した結果、イオン交換容量及び含水率は変わらないものの、膜抵抗に有意の減少が認められた。また、HI溶液([HI]=9.5mol/kg)の電解電気透析を、75
,9.6A/dm
の条件で行った結果、照射膜は、未照射膜に比べて、高いH選択性を示すことを確認し、予測した選択性向上の可能性を示した。
dinger equation and the radial integrals based on the CIP method内海 隆行*; Koga, J. K.
Computer Physics Communications, 148(3), p.267 - 280, 2002/11
被引用回数：6 パーセンタイル：31.94(Computer Science, Interdisciplinary Applications)レーザーの固体やプラズマへの照射におけるプラズマの状態解析においては、原子素過程データが重要であるために、現在、原子構造・衝突輻射断面積計算コードの開発を進めている。このコード開発においては原子核まわりの束縛電子と自由電子の波動関数,及び行列要素の高精度数値解が必要となる。このため、ここでは、シュレディンガー方程式,ディラック方程式の求解と内積計算のための新しい高精度数値解析法を提案する。この手法の特徴は、流体計算手法として開発されたCIP(Constrained Interpolation Profile)法、高精度常微分方程式積分法である最適刻み幅制御Runge-Kutta法、及び自由電子波動関数を位相と振幅の関数とするPA(Phase-Amplitude)法を組み合わせた点にある。提案した数値解法をクーロン場での解析に適用し、解析解と比較し良好な結果が得られ、コード開発のための基礎となる解法であることを確認した。
Wang, S.*; 小関 隆久; Xie, J.*; 林 伸彦
Physics of Plasmas, 9(11), p.4654 - 4663, 2002/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Physics, Fluids & Plasmas)中性粒子ビーム接線入射により生ずるトロイダル周回高速イオンの減速過程を、高速イオン案内中心の有限径方向偏位を考慮し、3つの運動不変量(エネルギー,磁気モーメント,正準トロイダルモーメント)に関する簡約化ドリフト運動論的方程式で記述した。減速過程の方程式に対する、近似した解析解を得た。この解析解により、アスペクト比の大きいトカマクでの、有限の径方向偏位を含んだトロイダル周回高速イオンの減速分布関数を記述できる。
杉江 達夫; 波多江 仰紀; 小出 芳彦; 藤田 隆明; 草間 義紀; 西谷 健夫; 諫山 明彦; 佐藤 正泰; 篠原 孝司; 朝倉 伸幸; et al.
Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.482 - 511, 2002/09
被引用回数：6 パーセンタイル：3.03(Nuclear Science & Technology)JT-60Uの計測診断システムは、約50の計測装置から構成されている。近年、プラズマパラメータの半径方向の分布計測が精度よく行なわれるようになった結果、プラズマの内部構造が明らかになった。また、ミリ波反射計/電子サイクロトロン放射計測により、電子密度/電子温度揺動の測定が行なわれ、プラズマ閉じ込めに関する理解が進展した。さらに、電子温度,中性子発生率,放射パワー,電子温度勾配等の実時間制御実験が、関係する計測装置のデータを利用して行なわれた。これらの計測,及び実時間制御を駆使することにより、高性能プラズマを実現することができた。次期核融合実験炉用計測装置としては、炭酸ガスレーザ干渉計/偏光計,及び協同トムソン散乱計測装置を開発している。
丸山 庸一郎; 大場 正規; 加藤 政明
JAERI-Tech 2002-004, 13 Pages, 2002/02
JAERI-Tech-2002-004.pdf:3.65MB
大気中の種々の物質を、レーザーを利用した差分吸収法(DIAL: Differential Absorption LIDAR)によって秒単位のリアルタイムで計測するためには、発振繰り返し数の高い波長可変レーザーが必要である。その波長可変レーザーの駆動光源には、質の良いレーザー光が発生できる繰り返し数の高いポンプレーザーが不可欠である。そこで、光の高品質化を目的に、周波数幅の狭い単一周波数で発振するNd:YAGレーザー光をポンプレーザー発振器にシーディングすることによって、単一周波数発振が可能な、繰り返し数1kHzのNd:YAGレーザー発振器システムを試作し、その発振特性を測定した。この結果、試作した発振器は、発振繰り返し数0.5kHz~1.0kHzにおいて、単一周波数、TEM00の空間モードでレーザー発振できることを確認した。また、共振器長を制御することで単一周波数発振が維持でき、周波数及び空間モードの変化は、共振器長のみの変化に依存することが分かった。本発振器の平均出力は3W、パルスエネルギーは3mJで、増幅システムの発振器として十分な性能を有するものであった。
神谷 健作; 木村 晴行; 星野 克道; 伊世井 宣明; 川島 寿人; 小川 宏明; 小川 俊英; 都筑 和泰; 上原 和也; JFT-2Mグループ
Review of Scientific Instruments, 72(7), p.2931 - 2935, 2001/07
被引用回数：6 パーセンタイル：40.19(Instruments & Instrumentation)JFT-2M装置において、径電場分布の同時測定が可能な運動シュタルク効果を用いるプラズマ電流密度分布(内部ポロイダル磁場分布)計測装置を開発した。JFT-2M装置における2系統の加熱用水素中性粒子ビーム(電流方向、及び逆電流方向入射)を一つの光学系から同時に、かつ接線方向の視線で見込むことにより、高空間分解能で、かつ径電場に対する感度が最も良くなる。L-modeプラズマについて初期データを取得できた。磁場のピッチ角、及び径電場の測定精度はそれぞれ0.1
,4kV/m程度であり、この場合の時間分解能は約10msである。
神谷 健作; 三浦 幸俊
JAERI-Tech 2000-090, 17 Pages, 2001/02
JAERI-Tech-2000-090.pdf:0.97MB
運動シュタルク効果(Motional Stark Effect)を用いたプラズマ電流密度分布(内部ポロイダル磁場分布),及び径電場分布計測についてJFT-2M装置における加熱用水素中性粒子ビーム(電流方向,及び逆電流方向入射)を用いることで検討した。JFT-2MのP10ポートを利用することにより、2系統のビームを同時に、かつ接線方向の視線で見込むことができ、高空間分解能の計測が可能となる。さらにDual-MSEの手法を用いて径電場の寄与を分離し、精度良く磁場のピッチ角(
=Tan
(B
/B
))と径電場が求められる。偏光角が0.1°の精度で測定できた場合、径電場はおよそ4.0[kV/m]程度の精度で求められることがわかった。
丸山 庸一郎; 加藤 政明; 大図 章
Optical Pulse and Beam Propagation III (Proceedings of SPIE Vol.4271), p.335 - 338, 2001/01
2波長吸収法(DIAL)によるライダー(LIDAR)は大気中不純物の測定に非常に有用である。しかしこれまでは測定に使用されるレーザーの発振繰り返し数が毎秒10回程度と遅く、リアルタイムでの測定は困難であった。そこで大気中不純物のリアルタイム測定を目指して発振繰り返し数が1kHzのレーザーを用いたライダー装置を開発した。装置はレーザー送信部及び信号受信部より構成され、レーザーは発振繰り返し数が1kHzの半導体レーザー励起Nd:YAGレーザーによって駆動される波長可変レーザーである。信号受信機の口径は200mm,f=6.3の望遠鏡である。受信機によって集められた後方散乱信号は80%の信号伝送効率を持つ光ファイバーを通して分光器に伝送され、光電子増倍管によって検出される。この装置によってヨウ素及びエアロゾルの検出特性を測定した。ガラスセルに封入したヨウ素を装置から100m位置に設置し、2波長吸収法で吸収量を測定した。レーザーの波長は約585nm,パルス幅は約30nsである。この方法で測定したヨウ素の濃度は測定時の温度におけるヨウ素の蒸気圧から求めた濃度と良く一致した。本装置の発振繰り返し数は従来のものに比べて100倍速いため、種々の不純物をリアルタイムで検出することが可能である。
小出 芳彦; 逆井 章; 坂本 宜照; 久保 博孝; 杉江 達夫
Review of Scientific Instruments, 72(1), p.119 - 127, 2001/01
被引用回数：39 パーセンタイル：84.3(Instruments & Instrumentation)JT-60U用荷電交換分光装置を開発した。本装置は、加熱用中性粒子ビームと完全電離炭素イオンとが荷電交換反応を行う際の発光スペクトルを分光測定し、そのドップラー拡がり、ドップラーシフト、発光強度からそれぞれ、イオン温度、プラズマ回転速度、炭素密度の情報を得るものである。本装置は以下の特徴を有する。(1)対物光学系等、JT-60U装置と直接接触する部品は、真空容器のベーキング温度である300度の耐熱性を持つと同時にディスラプションに伴う振動に耐える機械的強度を持つ(60gの加速度に耐えることを衝撃試験により確認)。(2)空間、時間に関して、十分な分解能(5cm,16.7ms)と測定点数(59空間点,900時刻点)を持つ。(3)ビームを見ない光学系の併用によりデータ処理を簡略化し、導出した物理情報が実験の方針決定に反映できる程度の高速処理を実現した。本論文では、装置の構成、較正方法、得られた空間分布データを示す。
松本 太郎; 徳田 伸二; 岸本 泰明; 滝塚 知典; 内藤 裕志*
プラズマ・核融合学会誌, 75(10), P. 1194, 1999/10
プラズマにおける鋸歯状振動の内部崩壊現象の非線形的な振る舞いを解明するために、ジャイロ運動論的粒子モデルに密度勾配の効果を考慮し、円柱プラズマにおける運動論的m=1内部キンクモードのシミュレーションを行った。一様密度の場合の成長率よりも小さい反磁性周波数を与える密度勾配は、このモードの線形成長課程に及ぼす影響は小さく、プラズマは完全磁気再結合を伴って内部崩壊することが示された。しかし、再結合後に自己生成する径電場のために、非線形課程が大きく変化することが明らかになった、これは、一様密度の場合に得られたトロイダル電場の対照的な流れは、非一様密度の場合は密度勾配によって生じる径電場により対称性が破られることが原因と考えられる。この結果、電流の再集中が阻害され、二次的な磁力線再結合が抑制されることが明らかになった。本発表では、数値トカマク研究におけるこれらの成果を報告する。
松本 太郎; 徳田 伸二; 岸本 泰明; 滝塚 知典; 内藤 裕志*
Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.2, p.97 - 100, 1999/00
プラズマ中における鋸歯状振動の内部崩壊現象の非線形的な振る舞いを解明するために、ジャイロ運動論的粒子モデルに密度勾配の効果を考慮し、円柱プラズマにおける運動論的m=1内部キンクモードのシミュレーションを行った。一様密度の場合の内部キンクモードの成長率よりも反磁性周波数が小さい場合、密度勾配は内部キンクモードの線形成長率に与える影響は小さく、磁力線の完全再結合が生じる。しかし、再結合後に自己生成する径電場のために、このモードの非線形過程が大きく変化する結果が得られた。一様密度の場合に得られたトロイダル電流の対称的な流れは、密度勾配によって生じる径電場により対称性が破られる。そのために電流の集中が阻害され、二次的な磁力線の再結合が制御されるという結果が得られた。本発表では、数値トカマク(NEXT)研究におけるこれらの成果を報告する。
