Statistical analysis using the Bayesian nonparametric method for irradiation embrittlement of reactor pressure vessels

高見澤 悠; 伊藤 裕人; 西山 裕孝

Journal of Nuclear Materials, 479, p.533 - 541, 2016/10

https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2016.07.035

高中性子照射量領域における照射脆化に関して、ノンパラメトリックベイズ法を用いて日本国内の監視試験データや試験炉照射データに対して統計解析を実施した。ノンパラメトリックベイズ法は実測データを正規分布の和で表す解析手法であり、正規分布の数と平均値や分散は実測データの複雑さに応じて決定される。本研究では、照射脆化の主因として考えられている溶質原子クラスタを構成する元素(Cu, Ni, Mn, Si, P)や照射条件を入力パラメータとして、照射脆化との関係を評価した。解析の結果、中性子照射量が異なるデータであっても同じ材料のデータは同じ正規分布に分類されており、中性子照射量に依存した脆化メカニズムが顕在化していないことが示唆された。

Statistical characteristics from gyro-fluid transport simulation

松本 太郎; 岸本 泰明; Li, J.

Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.6, p.597 - 600, 2004/00

トロイダルプラズマの輸送機構解明のために、近年統計力学的手法を用いた実験解析によるプラズマ乱流構造の同定が試みられている。国内のCHS及び米国のTEXTOR等の装置における計測データの解析により、プラズマが内在する自由度及び決定論的統計性が加熱手法及びプラズマの自律性(帯状流形成等)による状態変化を反映していることが明らかとなりつつあるが、統計量から乱流構造を同定するに十分な知見は得られていない。本研究では、乱流プラズマの統計量と乱流構造の関係を明らかにすることを目的として、電子温度勾配(ETG)乱流のジャイロ流体シミュレーションを行った。ETG乱流プラズマにおける電場の時系列データに対して、自己相関関数及びフラクタル次元等の解析を行い、温度勾配及び磁気シアーの変化,帯状流形成の有無等の乱流構造の変化に対する影響を系統的に明らかにした。温度勾配が強く磁気シアーが弱いため明瞭な帯状流が形成された場合、自己相関関数が0となる自己相関時間が1桁増加することが明らかにされた。これは系を支配する時定数の増大に対応する。また、帯状流形成及び磁気シアーの増大により相関次元が減少するが、これは内在する自由度の減少と対応している。さらに、乱流状態の確率密度関数において、大振幅領域にガウス型から逸脱が明らかとなった。これは間歇的に生じる大規模な熱流束と関連する可能性がある。

ベントナイトとコンクリートの長期接触事例の調査

今井 淳*

JNC TJ8400 2000-008, 196 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-008.pdf:25.25MB

放射性廃棄物の地層処分では、廃棄体オーバーパックの周囲に緩衝材としてベントナイト系材料を用いる事が考えられているが、トンネル等の地中構造物の支保に使われるコンクリートと接触することによるベントナイトの劣化が懸念されている。本調査の目的は、天然環境で長期に共存していたベントナイトとコンクリートを調査することにより、両者の相互作用によるベントナイトおよびコンクリートの変質についての知見を取得することである。今年度は、平成10年度から開始した調査の2年目として、山形県西置賜郡小国町と飯豊町境界に位置し、ベントナイト鉱床を貫通して建設され、現在廃坑となっている国道113号線の宇津トンネルで昨年度に引続き試料採取を行い、ベントナイトとコンクリートの接触面について分析・調査を行った。この結果、建設終了から30年以上経過した状況で、ベントナイトのゼオライト化、イライト化といったものは観察されず、昨年同様、コンクリートから浸出したCaイオンによる接触部近傍数mmの範囲にNa型ベントナイトのCa型化を示す可能性のあるデータが得られた。また、コンクリートについては、接触部から30mm程度までのSイオン(硫酸イオン)の浸入が確認されたが、コンクリートの物理的な劣化は確認されず、健全な状態であることを確認した。さらに、1971年1月に埋設され、2000年3月に発掘されたEXPO70タイムカプセルを収納していたコンクリート容器と充填ベントナイトの調査を行い、試料を採取した。

Groundwater Evolution Modeling for the Second Progress Performance Assessment (PA) Report

油井 三和; 笹本 広; Randolph C Arthu*

JNC TN8400 99-030, 201 Pages, 1999/07

JNC-TN8400-99-030.pdf:7.85MB

原子力委員会が策定した我が国における地層処分計画によれば、核燃料サイクル開発機構は、高レベル放射性廃棄物地層処分の性能評価に関する第2次取りまとめを西暦2,000年前までに公表し、国へ提出することになっている(原子力委員会、1997)。本報告書では、高レベル放射性廃棄物地層処分システムの性能評価上重要となる地質環境条件の一つである地下水の地球化学的特性に関して、第1次取りまとめの考察に加え、実測値を基にした統計学的解析(2変量散布図)をもとに、幅広い地質環境を想定し、かつ性能評価上の重要性を考慮して、以下の仮想的な5種類のモデル地下水を設定した。・降水系高pH型地下水・降水系低pH型地下水・海水系高pH型地下水・海水系低pH型地下水・混合系中性型地下水 また、多変量に基づく実測地下水データの統計学的解析による地下水分類の妥当性の検討結果、実測値の信頼性、地下水水質形成に関する地球化学的根拠および資源のある地域を選定しないという我が国の処分コンセプトを踏まえ、上記5種類のモデル地下水に対して、地層処分システムの安全評価上設定する地下水水質としての優先順位を検討した。その結果、第2次取りまとめにおける以下の各性能評価解析ケースに対して、各々、以下のモデル地下水を選定した。・レファレンスケース地下水:降水系高pH型地下水・地質環境変更ケース地下水:海水系高pH型地下水 さらに、核燃料サイクル開発機構が開発した地下水水質形成モデルの概念について、海外の専門家と議論した。このモデルは、地下水の起源と地下水-岩石反応の進展を考慮した地球化学平衡モデルにより、深部の地下水水質を推測するものである。海外の専門家との間では、より現実的な地下水水質形成モデルを構築する上で重要な点について主に議論し、貴重な知見を得ることができた。

地層処分システム性能評価のための概括的感度解析手法の高度化(II)(要約版)

小山田 潔*; 池田 孝夫*

PNC TJ1281 98-006, 63 Pages, 1998/02

PNC-TJ1281-98-006.pdf:2.08MB

探索型システム性能評価の雛型となる手法としては、環境シミュレーション法が挙げられる。この手法の重要な特徴の一つは、入力パラメータの値を統計的に変動させることにより、対象とするシステムの将来挙動の「あり得べき」姿を定量的かつ統計的に多数作り出すことが可能であるという点である。しかし、これまでの環境シミュレーション法では特定の数学モデルが用いられていたために、この方法で網羅できる挙動の範囲には自ずと限界があり、この点が大きな問題点として認識されている。そこで、探索型システム性能評価では、この問題点を克服するために、シャドウモデルという極めて汎用性及び柔軟性に富んだツールを用いることにより未だ専門家によって完全には否定されていない領域を含んだ全てのパラメータ/モデル空間を概括的に調べることとする。昨1996年度には、以上の思想に則り、人工バリア中核種移行シャドウモデルの開発を行った。このモデルの核種移行モデルとしての特徴は、種々の現象や特徴を表現することが可能な柔軟かつ汎用的な定式化にある。人工バリア中核種移行シャドウモデルを用いて多数の統計的な計算が行われ、この結果として人工バリアシステム中の幅広い核種移行挙動が具現化された。また、これらの結果に対する主成分分析と感度分析は、リファレンスケース近傍での感度構造についての既存の知識をより客観的かつ定量的な方法で再構築することに成功した。さらに、核種放出率の特に高い部分集合についての統計的な分析により、リファレンスケースよりも有意に高い核種放出率に至るようなクリティカルな核種挙動の組み合わせを同定することができた。この結果は、今後のシナリオ解析や評価ケースの設定に於いて、これらのクリティカルな核種挙動の組み合わせが具体的にどの様な現象群によって如何にして引き起こされ得るものであり、その生起はどの程度確からしいものであるのかを詳しく調べていくことの重要性を示唆するものである。また、この様な過程を経ることにより、探索型システム性能評価が、将来の地層処分システムの振る舞いに関する各専門家の理解を導きあるいは支援する、という意味に於いて従来の性能評価手法を補完するものとして有効であることが明らかとなった。以上の成果を踏まえ、本年度の研究では以下の三つの課題に取り組むこととする。(1)人工バリア中核種移行シャドウモデル及びこれを用

緩衝材性能最適化に関する方法論の基礎的研究(II)[要約]

大久保 博生*

PNC TJ1222 97-008, 78 Pages, 1997/03

PNC-TJ1222-97-008.pdf:5.3MB

本年度は、まず前年度までに作成した総合評価フレームに基づき、統計解析フレームに最適点を決定するプロセスを追加した。次に、物質移動抑制機能に関し、分子軌道に基づくベントナイトの吸着機能の計算を行った。最後に改良化した緩衝材機能評価フレームに、吸着機能計算結果を反映する方法を検討した。

プルトニウム燃料製造施設におけるTLDバッチと固体飛跡検出器の相関関係(2)個人別データの解析と積分中性子応答の比較

辻村 憲雄; 百瀬 琢麿; 篠原 邦彦

PNC TN8410 96-036, 20 Pages, 1996/02

PNC-TN8410-96-036.pdf:0.55MB

平成6年4月平成7年3月までにプルトニウム燃料工場で放射線作業に従事した作業者が着用したTLDバッジと固体飛跡検出器の相互関係を、作業者別に解析し、とりまとめた。その結果、個人別のTLDバッジと固体飛跡検出器の応答比の月別の推移は、統計変動などに伴う誤差の範囲内で一定比であること、一年間に亘って積分した両線量計の応答の関係も所属部課室や放射線作業を行う施設に関係なくほぼ一定の値であることが分かった。

Fracture toughness evaluation in the transition region of reactor pressure vessel steel

鬼沢 邦雄; 鈴木 雅秀

IWG-LMNPP-95/5 (Vol. I), 0, p.279 - 293, 1995/00

原子炉圧力容器鋼材の延性脆化遷移温度における破壊靱性評価法について、統計手法及び破面観察による検討を行った。主にシャルピー型の破壊靱性試験片を使用し、IAEA共通鋼材JRQの評価を行った。ワイブル型の統計解析により、シャルピー型試験片で下限破壊靱性を評価できることがわかった。ただし、この場合10本程度の試験片が必要となる。破面観察からは、延性き裂が発生している場合に、延性き裂発生点の推定が可能であり、それにより保守的な評価が可能である。統計手法により求めた破壊靱性遷移曲線の中性子照射によるシフト量は、シャルピー遷移曲線のシフトよりも、やや大きいことが示された。

Generating material strength standards of aluminum alloys for research reactors, II; Design fatigue curve under non-effective creep condition

辻 宏和; 宮 健三*

Nucl. Eng. Des., 155, p.547 - 557, 1995/00

https://doi.org/10.1016/0029-5493(94)00928-R

アルミニウム合金は、試験研究用原子炉の構造材料としてよく用いられているものの、「解析による設計」を行うために必要な設計降伏点Sy、設計引張強さSu、設計疲労線図といった材料強度基準は整備されていなかった。そこで、アルミニウム合金の材料強度基準を策定するために必要な材料データの整備及びその材料データを基にした解析評価等を行った。本報(第2報)では、設計疲労線図を策定するために行った一連の疲労試験の経緯(材料選定、試験マトリクス、試験方法等の基本的考え方)、試験の結果及び解析評価の過程を述べるとともに、その結果得られた設計疲労線図を紹介した。また、設計疲労線図適用上のクリープ効果の排除法、平均応力効果の評価法等の留意すべき点についても言及した。

Development of JAERI material performance database(JMPD) and examples of its utilization

辻 宏和; 横山 憲夫*; 塚田 隆; 中島 甫

JAERI-M 93-204, 24 Pages, 1993/10

JAERI-M-93-204.pdf:0.79MB

原子力施設用材料の特性データを効率的に利用することを目的として開発・整備を進めてきた原子力材料総合データベース(JMPD)の概要及びその利用例を紹介する。JMPDは、大型計算機のリレーショナルデータベースであるPLANNERを用いて、データの入力と管理を行い、これを中核として、検索支援システムの充実が図られている。必要なデータを容易に検索できるように、利用者がデータ構造やデータ内容に精通していなくても、メニュー選択方式で目的とする検索が可能なシステムを新たに作成した。JMPDの利用例に関しては、以下の3種類について述べる。(1)試験研究炉用Al合金の設計降伏点及び設計引張強さの検討,(2)原子炉圧力容器鋼の疲労き裂成長速度のばらつきとK制御モードの差との関係に関する統計解析,(3)クリープ曲線データから最小クリープ速度及び3次クリープ開始点を客観的に決める方法の提案。