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吉村 一夫; 堂田 哲広; 中峯 由彰*; 藤崎 竜也*; 井川 健一*; 飯田 将来*; 田中 正暁
第27回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集(インターネット), 5 Pages, 2023/09
原子力機構では、開発コストの低減を目的とし、ナトリウム冷却高速炉の仮想プラントモデルを計算機内に構築することにより、コストのかかる実験を、さまざまなプラント状態における機器間の相互作用を考慮可能な数値計算に代替する連成解析手法の整備を進めている。本報では、米国高速実験炉EBR-IIのULOHS模擬試験を対象とした計算結果と、炉心入口温度や原子炉出力等の実験データとの比較により、仮想プラントモデルの適用性を確認した結果を報告する。
吉村 一夫; 堂田 哲広; 藤崎 竜也*; 井川 健一*; 田中 正暁; 山野 秀将
Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 10 Pages, 2023/05
プラント動特性解析コードSuper-COPDに組み込まれたフィードバック反応度評価手法の妥当性確認のため、米国高速実験炉EBR-IIで行われたULOHS模擬試験(BOP-301, BOP-302R試験)のベンチマーク解析を実施している。本研究では、炉心湾曲反応度モデルを新たに加えた1D-CFD連成解析を実施した。BOP-301試験では、本炉心反応度モデルの適用性が確認でき、BOP-302R試験では、炉心拘束系の考慮や炉心・制御棒相対変位反応度のモデル化の必要性が示唆された。
田窪 勇作*; 高山 裕介; Idiart, A.*; 田中 達也*; 石田 圭輔*; 藤崎 淳*
Proceedings of 2022 International High Level Radioactive Waste Management Conference (IHLRWM 2022) (Internet), p.906 - 915, 2022/11
地層処分場の設計では、ベントナイト中のモンモリロナイトの熱変質による安全機能の低下を防止するため、ベントナイトが使用される緩衝材や埋め戻し材の温度を100度以下に抑えることが一般的な設計要件となっており、これまでの設計検討では、熱伝導解析を用いて緩衝材温度が100度未満となることが確認されてきた。しかし、ベントナイトの状態の不確実性や人工バリア材料間の隙間などの施工上の不確実性などといった緩衝材温度を上昇させる可能性がある要因については考慮できておらず、評価をより現実的にするにはこれら不確実性の影響を考慮する必要がある。そこで本研究では、より現実的かつ100度以上の温度環境も含めた緩衝材の状態評価を行うための解析モデルの開発を開始した。また本研究では、処分場環境の不均一性に起因した緩衝材の状態変遷の不確実性も含めた予測評価を行うことを目指している。本稿では、100度以上の高温域も含めたTHMC連成解析モデルの段階的開発プロセスの概要を紹介するとともに、緩衝材の状態変遷の不確実性を定量化するために実施したTH連成現象を支配するパラメータの調査及びそのパラメータの不確実性を考慮した既存のTH連成解析技術の適用性の確認の試行結果について報告する。
松下 健太郎; 江連 俊樹; 今井 康友*; 藤崎 竜也*; 田中 正暁
Proceedings of 29th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 29) (Internet), 8 Pages, 2022/08
ナトリウム冷却高速炉(SFR)において、炉上部プレナム内自由液面上に発生する渦によるカバーガス巻込み(GE)が安全設計上の重要な課題の一つであり、GEの評価手法の開発が求められている。日本原子力研究開発機構では、ループ型SFRを対象とした、3次元数値流体解析の計算結果を用いたGE評価手法を開発し、この手法を用いた評価ツールである「StreamViewer」を開発した。本研究では、StreamViewerにおける評価結果の保守性を合理化することを目的に、渦中心線の抽出と渦中心線に沿った減圧量の3次元分布を計算による評価手法の改良を検討した。改良した評価手法の適用性を、非定常渦が発生する矩形流路体系における実験結果に適用し、その結果、従来の評価手法で過大に評価されたガスコア長さの予測結果が改善し、改良された評価手法によってGEの発生を適切に判定できる可能性があることを確認した。
吉村 一夫; 堂田 哲広; 藤崎 竜也*; 井川 健一*; 田中 正暁; 山野 秀将
Proceedings of 29th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 29) (Internet), 10 Pages, 2022/08
反応度モデルの適用性確認のため、タンク型高速実験炉EBR-IIのULOHS模擬試験のベンチマーク解析に参加している。コールドプールを完全混合モデルで模擬したプラント動特性解析(1D)コードを使用したブラインドフェーズにおける解析では、コールドプールで発生している温度成層化現象を無視したことにより、炉心入口温度の上昇が緩慢であり、フィードバック反応度が過小評価されていることがわかった。そこで、本報では、コールドプールを数値流体力学(CFD)解析コードで詳細に模擬し、1D-CFD連成解析手法を適用することで、コールドプールにおける温度成層化現象と炉心入口温度上昇を再現できることを確認した。
吉村 一夫; 堂田 哲広; 田中 正暁; 藤崎 竜也*; 村上 諭*; Vilim, R. B.*
Proceedings of 19th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-19) (Internet), 16 Pages, 2022/03
原子力機構では、ナトリウム冷却高速炉の設計最適化や安全強化のため、プラント全体応答から局所現象までの一貫した評価を可能とするマルチレベルシミュレーション(MLS)システムを構築している。MLSシステムによる連成手法の妥当性確認のため、1次元プラント動特性解析コードとしてSuper-COPDを、多次元熱流動解析コードとしてFluentを使用した1D-CFD連成解析手法をEBR-IIの自然循環試験に適用した。その結果、プラント全体応答を押さえつつ、上部プレナム,Z型配管やコールドプールの温度成層化現象(多次元熱流動現象)を予測可能であることを確認した。また、実測データとの比較から本手法の自然循環試験への適用性を確認した。
松下 健太郎; 江連 俊樹; 今井 康友*; 藤崎 竜也*; 田中 正暁
日本機械学会関東支部茨城講演会2021年度講演論文集(インターネット), 4 Pages, 2021/08
ナトリウム冷却高速炉の原子炉容器内自由液面部でのガス巻込み現象の評価において、ガス巻込み現象の評価ツールとして「Stream Viewer」の開発を進めている。Stream Viewerは、渦周りの速度分布およびBurgus渦モデルを用いて渦中心の減圧量を算出し、その渦のくぼみ深さを予測するツールである。本報では、速度分布から連続的な渦中心線を抽出する機能をStream Viewerに実装し、渦中心線に沿った減圧量の3次元分布を評価する手法を検討した結果を報告する。矩形流路体系での非定常渦の水流動実験を対象に、渦中心線抽出機能を実装したStream Viewerを適用し、渦中心線の抽出が可能であることを確認した。また、渦中心線に沿った減圧量の分布特性から、ガス巻込みの成長の有無を予測し、評価手法を高精度化できる見通しを得た。
松下 健太郎; 藤崎 竜也*; 江連 俊樹; 田中 正暁; 内田 真緒*; 堺 公明*
計算工学講演会論文集(CD-ROM), 26, 6 Pages, 2021/05
ナトリウム冷却高速炉の冷却材自由液面部におけるガス巻込み渦について、数値解析によりガス巻込み量を評価する手法を開発している。本研究では、計算負荷を抑制し、かつ渦形状の予測精度を確保した解析メッシュの自動作成手法を調査し、その手法としてadaptive mesh refinement(AMR法)を非定常後流渦の体系を対象にすることによって検討した。メッシュ詳細化の基準として渦度、速度勾配テンソルの第二不変量(Q値)および速度勾配テンソルの固有方程式の判別式について検討し、Q値によるAMR法の適用がもっとも効率よく解析メッシュを詳細化できる見通しを得た。
高屋 茂; 藤崎 竜也*
Mechanical Engineering Journal (Internet), 7(3), p.19-00526_1 - 19-00526_10, 2020/06
ナトリウム冷却高速炉の主要機器には自由液面を有するものがあり、地震時のスロッシングを設計上考慮する必要がある。極めて厳しい地震条件では、スロッシング波が天井部に到達することも考えられるが、現時点で平天井に関するスロッシング衝撃圧の評価法は確立されていない。そこで、本論文では、静水面に落下する楔にかかる衝撃圧の評価法としてよく知られるWagner理論に着目し、仮想楔を用いた平天井に関するスロッシング衝撃圧の評価法を新たに提案した。CFD解析を実施し、Wagner理論の重要な前提が、天井に関するスロッシング衝撃圧の評価においても妥当であることを確認した後、スロッシング試験の公開文献を用いて、提案手法の有効性について検討した。
高屋 茂; 藤崎 竜也*
Proceedings of 26th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-26) (Internet), 6 Pages, 2018/07
スロッシングは、自由液面を有する高速炉共通の重要な課題の一つである。免震システムの導入により地震荷重の振動周期は長周期化し、スロッシングの固有周期に近づくことによってスロッシングが促進される。厳しい地震条件では、スロッシング波が天井部に到達することも想定される。その場合、天井部の健全性評価が必要となるが、平天井に関するスロッシング衝撃圧の評価法はまだ確立していない。そこで、本研究では、Wagner理論に基づき、簡易評価法を提案した。更に、スロッシング試験の公開文献やCFD解析を用いて、提案手法の有効性について検討した。
高屋 茂; 藤崎 竜也*; 田中 正暁
Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 8 Pages, 2017/07
次世代ナトリウム高速炉の設計においてホットレグ配管の流力振動(FIV)が課題の一つである。我々はこの課題に対処するため、数値解析モデルの開発を行っている。本研究では、1/3縮尺体系のホットレグ配管の数値流体力学(CFD)シミュレーションを実施した。速度分布や圧力変動のパワースペクトル密度等について実験結果と比較し、一部領域で過小評価しているものの、逆流領域ではよく一致していることを確認した。続いて、CFDシミュレーション結果を用いて、FIVによる発生応力を評価した。計算結果は実験結果とよく一致しており、FIV評価において、逆流領域の流況を精度よく解析することが重要であることを示した。
高屋 茂; 藤崎 竜也*; 田中 正暁
Proceedings of 2016 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2016) (Internet), 5 Pages, 2016/07
原子力機構では、現在、先進ループ型ナトリウム高速炉の研究開発を行っている。原子炉冷却系は、経済性向上の観点から簡素化が図られているが、その結果、ホットレグ配管における流速の増加やエルボ近傍での乱流が設計上の課題として挙がっている。配管内部の流れは、配管入口部の影響を受けるため、上部プレナムを含めた検討が重要となる。本研究では、上部プレナムとホットレグ配管を結合した統合モデルと乱流解析手法であるURANSを用いて、ホットレグ配管エルボ下流における乱流の解析を実施した。解析結果は、1/3縮尺の配管単体を用いて実施した整流、旋回流及び偏流条件での水試験の結果と比較した。全体として、解析結果は、偏流試験の結果と類似しており、今後より詳細な検討が必要であるものの、実機体系における偏流と旋回流のカップリング効果は小さいことが予測された。
高屋 茂; 田中 正暁; 藤崎 竜也*
Proceedings of 2015 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2015) (Internet), 7 Pages, 2015/07
ホットレグ配管の流力振動は、JSFRの設計において重要な検討課題である。ホットレグ配管内の流動場は、配管入口における乱れの影響を受けると考えられることから、上部プレナムを含めた体系に関して、非定常流動解析を実施した。また、既存の縮尺試験の結果との比較により、解析結果の妥当性を確認した。更に、ホットレグ配管の振動解析モデルを試作し、非定常流動解析結果を入力条件として解析を実施した。
田中 正暁; 高屋 茂; 藤崎 竜也*
日本機械学会関東支部茨城講演会2014講演論文集, p.203 - 204, 2014/09
ナトリウム冷却高速炉の原子炉容器内上部プレナム部とホットレグ配管を統合した解析モデルを整備し、非定常流動解析を実施するとともに、流動解析結果を境界条件として流力振動解析を行う連携手法を整備した。構造応答解析の結果、定性的には既往知見と整合する結果が得られ、実機評価への適用可能性の見通しを得た。今後、定量的に妥当な評価結果を得るべく、解析モデルおよび解析手法を高度化していく。
田中 正暁; 藤崎 竜也*; 大木 裕*
日本機械学会関東支部茨城講演会2013講演論文集, p.141 - 142, 2013/09
本研究では、ナトリウム冷却大型高速炉(JSFR)のホットレグ配管部および上部プレナム部で局所的に発生する非定常流動現象に対する数値解析手法の構築を目的としている。本報では、炉上部プレナム部とショートエルボ配管部を結合させた非対称フルセクタ統合解析モデルについて示し、既往実験結果との比較により当該解析結果の妥当性を確認した結果を報告する。
田中 正暁; 大島 宏之; 山野 秀将; 相澤 康介; 藤崎 竜也*
Proceedings of 2010 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '10) (CD-ROM), p.1699 - 1708, 2010/06
ナトリウム冷却高速炉の大口径エルボ配管部における流動解析評価手法の構築を目的とし、実機ホットレグ配管を1/3縮尺で模擬した水流動試験における高Re数条件での実験条件を対象として、CFDコードのレイノルズ応力モデル(RSM)を用いた非定常解析(U-RANS)を行い、エルボ周辺で発生する非定常渦流れと圧力変動発生メカニズムについて明らかにするとともに、実機ホットレグ配管を対象とした解析を行い、URANSによる本解析手法の適用性について確認した。
田中 正暁; 大島 宏之; 山野 秀将; 相澤 康介; 藤崎 竜也*
Proceedings of 2009 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '09) (CD-ROM), p.9285_1 - 9285_8, 2009/05
ナトリウム冷却高速炉の大口径エルボ配管部における流動解析評価手法の構築を目的とし、実機ホットレグ配管を1/3縮尺とした既往水流動試験を対象にCFDコードのレイノルズ応力モデル(RSM)を用いた非定常解析を行い、適用可能な解析オプションの検討と解析結果の妥当性を確認した。さらに、レイノルズ数3.7E+6の条件における、ショートエルボで発生する非定常渦構造と圧力変動との関係について知見を得た。
斎藤 公明; 手島 直哉; 鈴木 喜雄; 中島 憲宏; 齋藤 秀俊*; 国枝 悦夫*; 藤崎 達也*
FUJITSUファミリ会論文集(インターネット), 20 Pages, 2009/02
放射線治療の品質保証や先端的治療技術の開発への貢献を目的に、超並列計算によって高精度・高速に患者体内の線量分布を計算できる線量計算システムIMAGINEを研究開発している。IMAGINEの実運用に向け、複数の治療施設から同時に大量の線量計算実行要求を受け付けることが想定されるため、われわれはIMAGINEシステムをグリッド化することで線量計算を分散処理し、線量計算ジョブの待ち時間を最小化することを検討した。本稿では、IMAGINEシステムのグリッド化にあたり生じた課題と、それに対して検討し見いだしたグリッドに対する知見として、プログラミングスキルを必要とせず、容易にアプリケーションのグリッド化を可能とする方式について紹介する。
斎藤 公明; 齋藤 秀敏*; 国枝 悦夫*; 成田 雄一郎*; 明上山 温*; 藤崎 達也*; 川瀬 貴嗣*; 金子 勝太郎*; 尾嵜 真浩*; Deloar, H. M.*; et al.
情報処理, 48(10), p.1081 - 1088, 2007/10
科学技術振興機構の戦略的創造研究推進事業CRESTの一環として、外部の大学,医療機関,民間企業とチームを組織し、超並列シミュレーション計算を利用して放射線治療の高度化に貢献するための研究開発を行ってきた。この中で、現在広く行われているX線治療に関して、詳細人体モデルとモンテカルロ計算を利用して高精度線量を短時間に行い、ネットワークを介して医療現場を支援するシステムを開発してきた。さらに、これからの治療として期待される陽子線治療に関して、レーザーにより発生する陽子線を利用して小型で安価な陽子線治療装置を開発するための基礎的な研究を行ってきた。平成14年に開始した本プロジェクトはそれぞれのサブテーマについて成果を挙げ、平成19年度に終了する予定である。これらのプロジェクト研究の全容についてまとめて紹介する。
Deloar, H. M.*; 国枝 悦夫*; 川瀬 貴嗣*; 角尾 卓紀*; 齋藤 秀敏*; 尾嵜 真浩*; 斎藤 公明; 高木 俊治*; 佐藤 理*; 藤崎 達也*; et al.
Medical Physics, 33(12), p.4635 - 4642, 2006/12
被引用回数：13 パーセンタイル：39.28(Radiology, Nuclear Medicine & Medical Imaging)適切な中エネルギーX線を用いることで患部のより高い線量均一性を実現し、小さな肺腫瘍を処置するための3次元集光治療(3DCSRT)の研究を進めている。CTシステムを改良したノンコプラナ集光治療装置のシミュレーションを、147.5, 200, 300, 500kVpの4種類のX線を用いることを想定して、BEAMnrcコードを用いて行った。kVp領域のX線とMV領域のX線との線量均一性の違いをCTデータに基づくファントムを用いて比較した。ターゲットの中心の周囲から3種類のノンコプラナアークで照射することを想定した。線量体積ヒストグラムに関して比べた場合、kVpエネルギーのX線の線量均一性はMVエネルギーのX線に比べて優れていることが明らかになった。肋骨における線量をなるべく抑制することを合わせて考慮すると、3DCSRTには500kVpのX線が最も適していることが明らかになった。
