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岩澤 譲*; 阿部 豊*; 金子 暁子*; 黒田 泰平*; 松尾 英治*; 海老原 健一; 坂場 弘*; 小山 和也*; 伊藤 和宏*; 成合 英樹*
Proceedings of 15th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-15) (USB Flash Drive), 12 Pages, 2013/05
高速増殖炉の安全な設計において、炉心崩壊事故が起きることを想定した場合、ナトリウム冷却材による炉心溶融物の固化及び除熱が強く要求される。溶融物ジェットの固化挙動を評価するには、炉心溶融物と冷却材との相互作用を詳細に理解する必要がある。本研究では、炉心溶融物を模擬した溶融金属及び透明流体を、冷却材を模擬した水に射出した実験において、両模擬部物質のジェットブレイクアップ挙動を高速度ビデオカメラで観察し、既存の理論との比較した。さらに、二相流体格子ボルツマン法を用いた液体ジェットのシミュレーションにより定性的なジェット挙動を再現した。
伊藤 和宏*; 伊藤 太郎*; 久木田 豊*; 小寺沢 宏之*; 近藤 浩夫*; 山岡 信夫*; 堀池 寛*; 井田 瑞穂; 中村 秀夫; 中村 博雄; et al.
Proceedings of 14th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-14) (CD-ROM), 6 Pages, 2006/07
高エネルギービームのターゲットとして提案されている液体リチウムジェットの表面に生じる波の形状を、単一のレーザー光のジェット表面からの反射を利用して計測した。表面波の局所の傾斜について、流れ方向及び流れと垂直方向の成分を計測し、最小自乗法による三角関数フィッティングを行うことで計測限界による信号の一部欠損を補った。さらに、波形を線形表面張力波に対する分散関係に基づいた波の位相速度から予測した。ジェット表面の波の伝播方向も、波の表面の傾斜の積分から得られる振幅が流れの方向と流れに垂直な方向で合理的に一致すると仮定することで求めた。これらの結果から、ジェットの流速が1.2m/sの時、計測地点での表面波は傾斜が0.32rad,波長4.2mm、振幅は0.06mmの斜め波であると同定した。
伊藤 和宏*; 伊藤 太郎*; 久木田 豊*; 小寺澤 裕行*; 近藤 浩夫*; 山岡 信夫*; 堀池 寛*; 井田 瑞穂; 中村 秀夫; 中村 博雄; et al.
Proceedings of 14th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-14) (CD-ROM), 6 Pages, 2006/07
液体リチウムの流れを乱すことなく自由表面の波形を求めるためレーザーを用いた非接触の測定法を考案し、大阪大学のリチウムループにて測定を実施した。限られた視野角から得られたレーザー光反射角度データを最小二乗法で補間することにより表面波の波形を求めたところ、流速1.2m/sでは、波長3.8mm,振幅0.05mmであることを明らかにした。
伊藤 和宏*; 辻 義之*; 中村 秀夫; 久木田 豊*
Fusion Technology, 37(1), p.74 - 88, 2000/01
板状の高速液相ジェット流(3.5~20m/s)の自由界面下にある剪断層の安定性について調べ、線形安定性理論で最も不安定な波数と擾乱の空間成長率が水ジェット流のデータを良く予測することを示した。このような界面不安定性は、液体ターゲットとして用いられる液体金属ジェット流に自由界面波を生成し、その特性に悪い影響を及ぼす場合がある。さらに水模擬実験のデータの液体金属への適用性を評価するために、表面張力と流線の曲率が安定性に与える効果を調べ、剪断層の厚さに基づくWeber数が6以上及び曲率半径が剪断層の厚さの30倍以上であれば、各々の効果が無視できることを示した。
fuels宇根 勝巳*; 野北 和宏*; 須澤 洋二郎*; 林 君夫; 伊藤 邦雄*; 栄藤 良則*
International Topical Meeting on Light Water Reactor Fuel Performance, 2, p.775 - 785, 2000/00
平成9年度まで旧燃料研究部燃料照射研究室と日本核燃料開発(NFD)の間で実施した共同研究の成果を含む発表である。NFDがOECDハルデン炉により被覆管拘束下で照射した燃料(平均60GWd/t)と、上記共同研究としてJRR-3により85-90GWd/tの高燃焼度照射した無拘束ディスク状燃料の状態を照射後試験によって調べ、比較検討した。無拘束(ディスク状)では、リム構造を形成する気泡が直径5~6
mに異常成長していたのに対して、被覆管拘束下(ハルデン炉)では最大1.5-2mであり成長が抑制されていた。気孔率も無拘束の14-18%に対して、拘束下では7-8%と低かった。結論として、PCI拘束はリム構造形成に大きな影響を与え、その結果スエリング、FPガス放出、燃料温度に大きな影響を与える。
伊藤 和宏*; 辻 義之*; 中村 秀夫; 久木田 豊*
Fusion Technology, 36(1), p.69 - 84, 1999/07
国際核融合材料照射施設(IFMIF)の液体金属ターゲットを模擬した、高速の板状水ジェット流(3.5~20m/s)の自由界面に生じる微小な界面波の特性に関する実験を行った。特に、水面にレーザー光を入射させ、屈折後のレーザー光の高速変動を2次元の光位置センサで捉えることで、従来困難であった波形計測を初めて行った。その結果、上流ノズル内壁上に形成される境界層の性状と厚さが、吹き出し後のジェット水流に生じる界面波の成長に、強い影響を与えることがわかった。波の卓越周波数は、ノズル出口でのレーザー流速計による境界層の計測結果に基づく線形安定理論の予測と良く合うことを確認した。
伊藤 和宏*; 辻 義之*; 中村 秀夫; 久木田 豊*
9th Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-9)(CD-ROM), 16 Pages, 1999/00
液体金属ビームターゲットを模擬した、板状の高速水ジェット流(3.5~20m/s)の自由界面波の特性を、自由界面で屈折するレーザー光を用いて計測した。本光学計測法は最大33kHzの応答速度を有し、平均流速20m/sでノズルから噴出するジェット流の界面波の傾斜角変動を良く捉えることができた。界面波は周波数スペクトルに明瞭なピークとして現れ、ノズル出口からの距離とともに振幅が増加した。得られたデータを基に、ノズル近傍での波の間欠的な出現状況を統計的に整理した。
中村 秀夫; 伊藤 和宏*; 久木田 豊*; 井田 瑞穂*; 加藤 義夫; 前川 洋; 勝田 博司
Journal of Nuclear Materials, 258-263, p.440 - 445, 1998/00
被引用回数：7 パーセンタイル：53.73(Materials Science, Multidisciplinary)国際核融合材料照射施設(IFMIF)の概念設計活動(CDA)の一環として行った、高速の液体リチウム板状ジェットターゲット流の熱流動特性に関する、水での模擬実験と数値解析の結果をまとめた。実寸大に模擬したジェット流では、試験条件内(流速≦17m/s,長さ約130mm)で安定した流れが得られ、数値解析により、熱的安定性を確認した。最近の実験で行った詳細な流速分布の計測から、遠心力による静圧分布のため、ジェット流の厚さ方向に自由渦流れと同様の流速分布が形成させると共に、この流速分布の影響が上流の吹き出しノズル内にまで及んでいることがわかった。2次元の正方メッシュを用いた解析を行い、このようなノズル出口付近の流速分布変化を良く予測できることを確認した。
伊藤 和宏*; 久木田 豊*; 辻 義之*
Eighth Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics (NURETH-8), 1, p.40 - 47, 1997/00
幅0.1m、高さ0.19m、長さ12mの矩形ダクトを用いて水-空気二相流実験を行い、水平波状流における流れ方向の気液界面摩擦および界面波の性質の変化を評価した。実験条件は水の見かけ流速をj
=0.3m/sで一定に保ち、気相見かけ流速をj
=4.2~6.8m/sまで変化させた。気液界面せん断応力は水位、気相圧力、気相壁面せん断応力の測定値を気相の運動量方程式に代入することにより評価した。気液界面摩擦係数は界面波の存在により、試験部入口付近においても滑面よりも大きな値を示した。試験部入口では、気液相対速度がスラグ流遷移領域に近づくため、気液界面が不安定になり界面波が急速に形成される。また、jが大きい場合には、エントレイメントにより界面波の流れ方向の成長は抑制される。これらの要因は、気液界面摩擦係数の流れ方向の変化に影響を及ぼすことがわかった。
中村 秀夫; 伊藤 和宏*; 久木田 豊*; 井田 瑞穂*; 加藤 義夫; 前川 洋
Eighth Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics (NURETH-8), 3, p.1268 - 1275, 1997/00
IFMIF装置の液体リチウムターゲットを水流で模擬し、その凹面壁を流下する高速の板状噴流の安定性を、約17m/s以下の流速で調べた。今回新たに採用した直列2段の2次元レデューサノズルは、内壁で剥離を生ずること無く、安定で均一な流速分布の噴流を生成した。噴流の表面には長さに沿って2次元、3次元の界面波が生じたが、全長130mmに渡り、大きさの変化は小さかった。噴流内の流速分布は、ノズル出口付近で自由渦の流速分布(半径に反比例)に変化し、この結果噴流の厚さが増加した。1次元運動方程式を用いた厚さ予測は、この変化を考慮に入れることで実験結果を良く予測した。
伊藤 和宏*; 辻 義之*; 玉置 昌義*; 中村 秀夫; 近藤 昌也; 久木田 豊
日本原子力学会誌, 39(8), p.669 - 680, 1997/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Nuclear Science & Technology)水平水-空気波状流における気液界面せん断応力を実験的に評価した。実験では、高さ0.7m、長さ12mの矩形ダクトにおいて水の見かけ流速を0.3m/s一定とし、空気の見かけ流速を4.2~6.8m/sに変化させた。水面にh界面波が生じ、その振幅は空気流量又は入口からの距離と共に増加した。プレストン管法を用いて測定した気相部壁面摩擦係数は、この界面波の影響によって滑面に対するBlasius式の予測値と異なったが、その差は
30%であった。気液界面せん断応力は、壁面せん断応力、圧力勾配、水位及び水位勾配の各計測値を気相の運動量式に代入することで評価した。その結果、気液界面せん断応力は界面波の振幅と共に増加し、気液界面摩擦係数のBlasius式の予測値との比は4~10であった。この比は空気の見かけ流速と入口からの距離に比例して増加した。
辻 義之*; 伊藤 和宏*; 田坂 完二*; 中村 秀夫; 久木田 豊
Gas Liquid Flows 1995 (FED-225), 0, p.39 - 45, 1995/00
水平ダクト装置(0.1m幅、0.19m高、12m長)を用いた水/空気二相流実験を行い、波状流における気液界面摩擦係数につき調べ、水位データの統計量との関係付けを行った。流路内の定常水位と1次元運動方程式の解析結果を比較し、界面摩擦係数の流れ方向の変化を求めたところ、流路入口で大きく増加し、流路中央付近でほぼ一定値となることがわかった。一方、水位データの4次モーメント(flatness)は、界面摩擦係数が一定値に近づいた地点付近で最大値をとることが分かった。更に、線形界面波の理論式との比較から、この地点付近で波が不安定となり、下流で安定化することが分かった。
矢板 毅; 小林 徹; 元川 竜平; 鈴木 伸一; 阿久津 和宏; 岡本 芳浩; 塩飽 秀啓; 瀬古 典明; 伊藤 久義; 河内 哲哉; et al.
no journal, ,
クラウンエーテルは、アルカリ金属に対するサイズ認識効果があることはこれまでも知られており、たとえばセシウムに対する選択性の観点では、カリックスクラウンエーテルなどが有名である。クラウンエーテルは、セシウム選択性が高く、その錯生成度定数は無機系の吸着剤に比べ小さいものの、逆に吸着後のセシウム剥離が容易であり、使用後の焼却処分が可能であるなど廃棄物の減容の点で大きな利点がある。このような背景からわれわれは、セシウム選択的なクラウンエーテル(ジベンゾ-20-クラウン-6エーテル, DB20C6)を新しく設計,開発した。このクラウンエーテルは、これまでのクラウンエーテルに比べ、環にイオンがはまり込むという特性に加えて、環が折れ曲がることによる包接的な錯形成をすることが単結晶構造解析及び放射光EXAFSなどの測定からわかっており、ホストゲスト化学の観点からも大変興味深い。本発表では、設計,合成方法,分離特性の結果について紹介する予定である。
武田 全康; 山崎 大; 曽山 和彦; 林田 洋寿; 藤 健太郎; 山岸 秀志*; 片桐 政樹*; 坂佐井 馨; 丸山 龍治; 水沢 多鶴子*; et al.
no journal, ,
A new polarized neutron reflectometer (SHARAKU) was installed at the beam line 17 (BL17) of MLF as the second neutron reflectometer in J-PARC. This reflectometer was designed for a variety of surface science applications except the free surface and interface investigation. Therefore, this reflectometer has the capability of performing full polarization analysis, grazing incidence small-angle neutron scattering (GISANS), and the grazing incidence diffraction (GID) measurements. Four kinds of detectors are employed to cover a wide q-range with a proper q-resolution. One is a point detector, and the other three are two-dimensional position-sensitive-detectors. A polarizer and analyzer both of which consist of Fe/Si polarizing supermirrors and two-coil flippers are used for the polarization analysis. We will report the outline design specification, and the basic performance of this new reflectometer.
武田 全康; 山崎 大; 曽山 和彦; 林田 洋寿; 藤 健太郎; 山岸 秀志*; 片桐 政樹*; 坂佐井 馨; 丸山 龍治; 水沢 多鶴子*; et al.
no journal, ,
A new polarized neutron reflectometer (SHARAKU) was installed at the beam line 17 (BL17) of the Material and Life Science Experimental Facility (MLF) in the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC). The user program of this reflectometer has been already started in February 2012. We will report the outline design specification, and the basic performance of this new reflectometer.
武田 全康; 山崎 大; 曽山 和彦; 藤 健太郎; 山岸 秀志*; 片桐 政樹*; 坂佐井 馨; 水沢 多鶴子*; 宮田 登*; 笠井 聡*; et al.
no journal, ,
SHARAKU is the second neutron reflectometer of MLF, and open to the general users from the 2011B user beamtime period. This reflectometer focuses on solid-state physics, particularly on magnetism in contrast with the first neutron reflectometer (SOPHIA) whose main subject is the soft matter science with capability of free surface and interface investigation. Thus this reflectometer was designed as the polarized neutron reflectometer with the vertical sample geometry, and is capable of the full neutron spin polarization analysis of the reflected neutrons using the Fe/Si supermirror polarizer and analyzer. Current status of SHARAKU will be reported in the symposium.
