Flow regime and void fraction predictions in vertical rod bundle flow channels

Han, X.*; Shen, X.*; 山本 俊弘*; 中島 健*; 孫 昊旻; 日引 俊*

International Journal of Heat and Mass Transfer, 178, p.121637_1 - 121637_24, 2021/10

https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121637

This paper studies the flow regimes, their transitions and the drift-flux correlations in upward gas-liquid two-phase flows in vertical rod bundle flow channels. The flows are classified into 5 flow regimes, namely, bubbly, finely dispersed bubbly, cap-bubbly, churn and annular flows according to their different flow characteristics. Transition criteria between the flow regimes are proposed mechanistically. Those criteria can correctly predict 83% of the existing experimental observation of the flow regime. The drift-flux correlations for the distribution parameter and the drift velocity are also improved. The void fractions predicted by those correlations are compared with the existing experimental data, showing satisfactory agreement with mean relative error of 8%.

Imaging of radiocesium dynamics in soybean by using a high-resolution gamma camera

尹 永根; 河地 有木; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 吉原 利一*; 渡部 浩司*; 山本 誠一*; 藤巻 秀

JAEA-Review 2015-022, JAEA Takasaki Annual Report 2014, P. 112, 2016/02

https://doi.org/10.11484/jaea-review-2015-022

Large areas of agricultural fields were contaminated with radiocesium (Cs and Cs) in Japan by the accident of The Tokyo Electric Power Company Fukushima Daiichi Nuclear Power Station in March 2011. Many agricultural studies, such as fertilizer management and plant breeding, are undertaken for reducing radiocesium uptake in crops or enhancing of uptake and transportation via phytoremediation. These studies examine the control of radiocesium transport into/within plant bodies from the viewpoint of plant physiology. Radiotracer imaging is one of the few methods that enable the observation of the movement of substances in a living plant, like a video camera, without sampling of the plant tissues. In this study, we performed the imaging of Cs uptake and transport from root to aerial part by using a new gamma camera in intact soybean plants because contamination of soybean by radiocesium has currently become a major problem in agriculture in Fukushima.

Imaging of radiocesium uptake dynamics in a plant body by using a newly developed high-resolution gamma camera

河地 有木; 尹 永根; 鈴井 伸郎; 石井 里美; 吉原 利一*; 渡部 浩司*; 山本 誠一*; 藤巻 秀

Journal of Environmental Radioactivity, 151(Part 2), p.461 - 467, 2016/01

https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2015.04.009

We developed a new gamma camera specifically for plant nutritional research and successfully performed live imaging of the uptake and partitioning of Cs in intact plants. The gamma camera was specially designed for high-energy photons from Cs (662 keV). To obtain reliable images, a pinhole collimator made of tungsten heavy alloy was used to reduce penetration and scattering of photons. The array block of the GAGG scintillator was coupled to a high-quantum efficiency position sensitive photomultiplier tube to obtain accurate images. The completed gamma camera had a sensitivity of 0.83 count s MBq for Cs, and a spatial resolution of 23.5 mm. We used this gamma camera to study soybean plants that were hydroponically grown and fed with 2.0 MBq of Cs for 6 days to visualize and investigate the transport dynamics in aerial plant parts. Cs gradually appeared in the shoot several hours after feeding, and then accumulated preferentially and intensively in growing pods and seeds; very little accumulation was observed in mature leaves. Our results also suggested that this gamma-camera method may serve as a practical analyzing tool for breeding crops and improving cultivation techniques resulting in low accumulation of radiocesium into the consumable parts of plants.

Size and dopant-concentration dependence of photoluminescence properties of ion-implanted phosphorus- and boron-codoped Si nanocrystals

中村 俊博*; 安達 定雄*; 藤井 稔*; 杉本 泰*; 三浦 健太*; 山本 春也

Physical Review B, 91(16), p.165424_1 - 165424_8, 2015/04

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.91.165424

半導体ナノ結晶は量子閉じ込め効果などサイズに起因したユニークな物性を示すことから、その不純物ドーピングによる新たな電気的及び光学的特性の発現が期待される。本研究では、発光素子への応用が期待されているシリコン(Si)ナノ結晶を対象に、イオン注入法によりリン(P)とホウ素(B)を共ドープし、フォトルミネッセンス(PL)特性のサイズ(平均値: 3.5, 4.4, 5.2nm)、ドープ量(0.1-4.510cm)依存性を調べた。その結果、Siナノ結晶のサイズや不純物のドープ量が増加するとともに、発光ピークの低エネルギー側へのシフトが観測された。したがって、このピークはバンド間遷移による発光と同定でき、サイズやドープ量の変化によりバンドギャップが減少していると考えることができる。このようなバンド間遷移に加え、イオン注入に伴い形成された欠陥を介した発光も見出し、Siナノ結晶における精密な発光特性制御の可能性を示した。

Recent progress in the energy recovery linac project in Japan

坂中 章悟*; 明本 光生*; 青戸 智浩*; 荒川 大*; 浅岡 聖二*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2338 - 2340, 2010/05

http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/IPAC10/papers/tupe091.pdf

日本においてERL型放射光源を共同研究チームで提案している。電子銃,超伝導加速空洞などの要素技術開発を進めている。また、ERL技術の実証のためのコンパクトERLの建設も進めている。これら日本におけるERL技術開発の現状について報告する。

臨界安全ハンドブック・データ集第2版(受託研究)

奥野 浩; 須山 賢也; 外池 幸太郎; 山根 祐一; 山本 俊弘; 三好 慶典; 内山 軍蔵

JAEA-Data/Code 2009-010, 175 Pages, 2009/08

JAEA-Data-Code-2009-010.pdf:13.1MB
JAEA-Data-Code-2009-010(errata).pdf:0.11MB

本書は、1988年に発刊された「臨界安全ハンドブック・データ集」の改訂版として編まれたものである。本改訂版では、従来の版にはなかった均質U-HO及びUF-HFの臨界データを追加し、中濃縮度ウランの臨界データを充実させた。計算には旧日本原子力研究所で開発した連続エネルギーモンテカルロ法臨界計算コードMVPと日本の評価済み核データライブラリJENDL-3第2改訂版(JENDL-3.2)をおもに用いた。アクチニド金属及び酸化物の原子個数密度に関するデータを追加し、燃焼燃料の核種組成に関する情報を改訂した。臨界実験ベンチマーク計算及び単一ユニットの臨界データ(臨界となる質量,体積,寸法など)の計算では、ヒストリ数を100万に採ることにより、第1版よりも計算精度がおおむね1桁向上した。

Convergence of the second eigenfunction in Monte Carlo power iteration

山本 俊弘

Annals of Nuclear Energy, 36(1), p.7 - 14, 2009/01

https://doi.org/10.1016/j.anucene.2008.11.004

Boothによって提案された、モンテカルロ法における二次モードの固有関数を得るための修正源反復法の収束条件を、別のアプローチから定義を行った。本論文では、二つに分割した領域で定義される核分裂源強度の体積積分値で構成される一次及び二次モードの固有ベクトルを用いて収束条件を定義している。Boothの示した収束条件は、一次モード固有関数の振幅の微小の極限で成立することを示した。二つに分割した領域で定義される二次モード固有値の評価値を用いるこの方法にしたがって、随伴固有関数を用いずに核分裂源分布から一次モードの固有関数を除去する方法を開発した。この方法は、一次モード固有関数を陽に除去するので、その妥当性がより明確に示されている。この方法は一次モード固有関数と固有値を必要とするが、連続エネルギーモンテカルロ計算では一般的に困難とされる随伴モードでの計算を要しないという利点がある。

Benchmark critical experiments and FP worth evaluation for a heterogeneous system of uranium fuel rods and pseudo FP doped uranium solution

外池 幸太郎; 三好 慶典; 内山 軍蔵; 渡辺 庄一*; 山本 俊弘*

Proceedings of 8th International Conference on Nuclear Criticality Safety (ICNC 2007), p.222 - 227, 2007/05

軽水炉使用済燃料再処理工場の溶解工程に関する系統的な臨界ベンチマークデータを取得するため、日本原子力研究開発機構(JAEA)の定常臨界実験装置(STACY)において非均質炉心による一連の実験を行った。燃焼度クレジットの導入に焦点をあて、ウラン燃料棒と模擬FP物質を添加したウラン溶液燃料を組合せて臨界量を測定した。模擬FP物質とは、Sm, Cs, Rh及びEuの天然の同位体組成を持つ元素のことであり、一部実際のFP核種を含んでいる。実験結果は、FPの反応度効果を評価する解析手法の妥当性検証に供されるとともに、使用済燃料を含む非均質体系の中性子実効増倍率計算を検証する臨界ベンチマークデータとしても有用である。本報告では、液位変化に対する反応度ワース曲線,個々の模擬FP物質ごとの反応度効果を分離して評価する手順などを含む実験の詳細とともに、実験結果と解析評価の比較を報告する。

Extension of cross section homogenization method for particle-dispersed media to layered particles

山本 俊弘

Annals of Nuclear Energy, 33(9), p.804 - 812, 2006/06

https://doi.org/10.1016/j.anucene.2006.04.004

Shmakovらによって開発され、その後山本らが改良を行った、粒子がランダムに分散した媒質に対する断面積均質化手法を高温ガス炉の燃料のような多層粒子に適用できるよう拡張を行った。ここでは二層からなる同心球の粒子に対して立式化を行った。これを連続エネルギーモンテカルロコードMCNPに組み込みを行い、単純化した高温ガス炉炉心を含む幾つかの計算例に対して適用を行った。二層粒子に対して拡張を行った本手法は、単層粒子に対する従来の手法とほぼ同等の結果を与える。単純化した高温ガス炉炉心に対する本手法の中性子実効増倍率は、二層粒子を直接燃料コンパクト中にランダムに分散させたときの参照解に対して数百pcmの範囲内で再現できる。従来の単層粒子に対する手法は解析的に解くことができたのに対して、本手法は数値積分を要するために計算効率が低下する。しかし、二層粒子を直接非均質でモンテカルロ法で解いたときに比べてはるかに短い時間で計算が可能である。

原子力分野におけるモンテカルロ法解析の教育方法

桜井 淳; 山本 俊弘

日本原子力学会和文論文誌, 4(4), p.248 - 258, 2005/12

https://doi.org/10.3327/taesj2002.4.248

日本原子力研究所でモンテカルロセミナーが実施されている。それらは、(1)モンテカルロ基礎理論セミナー,(2)モンテカルロ法による核燃料サイクル施設の未臨界安全セミナー,(3)モンテカルロ法による遮蔽安全解析セミナー,(4)モンテカルロ法による中性子深層透過問題におけるウェイト下限値推定法セミナー,(5)MCNPXによる高エネルギー遮蔽安全解析セミナー,(6)モンテカルロ法によるストリーミングセミナー,(7)モンテカルロ法によるスカイシャインセミナー,(8)モンテカルロ法による線量評価セミナーである。基礎理論セミナーでは、筆者が考案したウェイト下限値やインポータンスを推定する新しい簡単な方法を取り入れた。未臨界セミナーでは、計算結果の信頼性を評価するために、筆者が実施した11種類のベンチマーク実験問題を組み込んだ。