冷減速材内流動特性の研究,3; 扁平モデルの流動パターン測定と解析

麻生 智一; 神永 雅紀; 寺田 敦彦*; 日野 竜太郎

JAERI-Tech 2000-018, p.49 - 0, 2000/03

JAERI-Tech-2000-018.pdf:3.24MB

原研で開発を進めているMW規模の核破砕ターゲットシステムにおいて、超臨界水素を用いる冷減速材は中性子強度やパルス性能などに直接影響する重要な機器である。特に冷減速材容器内における水素温度の上昇が中性子収率に影響するため、設計ではホットスポットの発生要因となる再循環流や停滞流の発生などを抑制して円滑な流動を実現する必要がある。冷減速材容器の概念設計に反映するため、容器を模擬した扁平モデル試験体を用いて、容器内の流動パターンを水流動条件下で測定した。その結果、衝突噴流に随伴する再循環流や流れの停滞域などの流動パターンを明らかにし、併行して実施したSTAR-CDコードによる流動解析は測定した流動パターンをよく再現した。この結果をもとに実機用冷減速材の熱流動解析を行い、液体水素の温度上昇を3K以内に抑制できることを確認した。

燃料集合体ポーラス状閉塞における温度場の特性; 37ピンバンドル体系ナトリウム試験

小林 順; 磯崎 正; 田中 正暁; 西村 元彦; 上出 英樹

JNC TN9400 2000-025, 78 Pages, 1999/11

JNC-TN9400-2000-025.pdf:2.24MB

高速炉の特性として、炉心燃料集合体内のピンバンドルの緊密さ(流路の水力等価直径:約3[mm])と出力密度の高さ(ピンバンドル部最大値:約520[W/cmの3乗])が挙げられる。この特性に着目した安全評価事象として燃料集合体内局所異常事象がある。局所異常事象の起因事象の一つとして局所的な流路閉塞事象が挙げられ、その研究が進められている。既往研究では、ワイヤスペーサ型バンドル内での閉塞形態は微小粒子による厚みのあるポーラス状閉塞となる可能性が高いとされている。燃料集合体内にこのような局所的な閉塞が生じた場合における燃料ピンの健全性を評価するためには、ポーラス状閉塞物内部およびその周囲の熱流動挙動を把握するとともに、閉塞領域近傍の温度分布および最高温度を予測する必要がある。本研究では燃料集合体内ポーラス状閉塞に関する現象の把握と解析コードの総合的な検証データの取得を目的にナトリウム実験を実施した。実験は、60万kW級大型炉の燃料ピンを模擬した電気ヒーターピンからなる37本ピンバンドルを用いて行なった。ポーラス状閉塞物はSUS球を焼結させて製作し、模擬集合体の一辺に沿った外側2列の14サブチャンネルにわたって組み込んだ。ヒーターピン出力を試験パラメータとし、大型炉の最大線出力(420[W/cm])の14%から43%の範囲で変化させた。流量条件は大型炉の集合体内定格時Re数の93%で一定とした。試験の結果、閉塞されたサブチャンネルでかつ周囲の3サブチャンネルが全て閉塞しているサブチャンネルに面した模擬燃料ピン表面の流れ方向下流側位置において最高温度が観測された。流れ方向下流側に最高温度が観測されたことなどからポーラス状閉塞物内の温度場が内部の流動場の影響を強く受けていることがわかった。閉塞物内の温度分布形状はヒータ出力の依存性が小さく、集合体入口から最高温度点までの温度上昇幅はヒータ出力に比例して増加することが明らかとなった。

原研AVFサイクロトロン装置の電源系

中村 義輝; 横田 渉; 奥村 進; 福田 光宏; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 荒川 和夫; 星加 敬三*; 佐藤 岳実*

JAERI-M 94-054, 61 Pages, 1994/03

JAERI-M-94-054.pdf:2.75MB

イオンビームを用いた放射線高度利用研究を推進する中核の加速器として、AVFサイクロトロン装置が高崎研究所に導入された。このサイクロトロン装置は、電磁石系、RF系、ビーム診断系、計算機制御系、真空排気系等々の機器から構成され、それぞれの機能に応じた電源が設置されている。本報告書は、サイクロトロン装置の電源系に関するものであり、最初にイオン照射研究施設への一次側受電系統と、サイクロトロン装置への二次側給電系統について触れ、次に同装置の電源の構成内容について記述した。またサイクロトロン装置用電源のうち、特に数量の多い電磁石用電源については、負荷電流の安定度やリップルどの測定結果も掲げた。さらに遮蔽壁を貫通している屈曲スリーブ中に敷設されているケーブルの温度上昇の評価、および実際の温度測定結果についても述べた。

Unipole multipactoring discharge in the LHRF launcher

坂本 慶司; 今井 剛; 藤井 常幸; 池田 佳隆; 三枝 幹雄; 佐川 準基*; 永島 孝

IEEE Transactions on Nuclear Science, 14, p.548 - 553, 1986/00

トカマクプラズマの低域混成波帯加熱(LHRF加熱)用真空導波管型ランチャー中での単極マルチパクタ放電について、実験的、理論的研究を行った。磁場印加中の内面銅メッキされた導波管中を2GHz帯高周波電力が伝送されるとき、導波管による高周波電力吸収と、それによる導波管側壁の大きな温度上昇を伴った放電が観測された。この結果は単極マルチパクタ放電を仮定した計算結果とよい一致を示した。なお入射電力200kwにおける最大温度上昇率は、100C/0.1秒であった。JT-60のように長いパルスRF入射が行われる場合、このような放電がおこると導波管を溶かす恐れがあるが、導波管内壁にカーボン等の2次電子放出率の小さい物質をコーティングすることにより、単極マルチパクタ放電は完全に抑えられることが明らかとなった。

臨界プラズマ試験装置の試作開発,2; ポロイダル磁場コイル

安東 俊郎; 三木 信晴*; 大久保 実; 西尾 敏; 川崎 幸三; 太田 充; 吉川 允二; 伊藤 進*; 沢田 芳夫*; 高野 広久*

日本原子力学会誌, 20(3), p.207 - 216, 1978/03

https://doi.org/10.3327/jaesj.20.207

本報告は臨界プラズマ試験装置JT-60用ポロイダル磁場コイルの試作開発の成果を述べる。基本技術の開発において、約30種のモデルの中から分解組立用接続部構造を選定し、FRP絶縁ピンを用いた渡り方式および予熱なしの溶接法を採用した。また通常部絶縁として、レジンリッチマイカエポキシ絶縁法を採用し、接続部にはFRPとレジンリッチマイカテープの組合せ方式を採用した。さらに電磁力を模擬した機械力による疲労試験の前後において、接続部接触抵抗および通電による温度上昇を測定した。これらの基本技術の開発結果に基づいて、実機大空心変流器コイル2ターンおよび実機大磁気リミタコイル90°セクターを製作し、機械的、電気的および熱的試験を行った。これらの試作試験を通じて開発した製作技術は、JT-60ポロイダル磁場コイルに適用可能であることが判った。