Temporal evolution of temperature and density profiles of a laser compressed core

越智 義浩; Golovkin, I.*; Mancini, R.*; Uschmann, I.*; 砂原 淳*; 西村 博明*; 藤田 和久*; Louis, S.*; 中井 光男*; 白神 宏之*; et al.

Review of Scientific Instruments, 74(3), p.1683 - 1687, 2003/03

https://doi.org/10.1063/1.1534389

高強度レーザー光を重水素を充填した燃料球に照射することにより生成されるレーザー爆縮コアプラズマ中の、電子温度,電子密度勾配の時間変化を、時間・空間分解X線分光法により明らかにした。実験においてX線分光ストリークラスターカメラによる時間分解X線スペクトルデータと単色X線駒取りカメラによる特定のラインX線に対応する単色のX線エネルギーの時間分解二次元画像データを同時に取得した。これらのデータをもとに遺伝的アルゴリズムを用いた自己無頓着な解析手法により、爆縮コア内部の電子温度,電子密度勾配を求めることに成功した。得られた成果と流体コードによるシミュレーションとを比較し、爆縮コアプラズマ形成の動的過程の診断を進めている。

オンライン臨界安全監視システムの開発研究(IV)

山田 澄*

JNC TJ8400 2000-051, 122 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-051.pdf:2.15MB

使用済み核燃料再処理工場等における安全性の確保のために、安価で即応性の良い臨界安全監視システムの開発が望まれており、基礎研究による知見を基に具体的な臨界安全監視システムとして実現することを目的として開発研究が進められている。本研究に用いている基本的手法は、未臨界体系で観測される中性子信号揺らぎをオンライン計算処理して未臨界度を推定しようとする試みであり、オンラインARMAモデル同定手法を安全監視システムに応用のためのシステム構成要素モジュールの開発、核燃料サイクル開発機構のDCA実験データ解析など実用化に必要となる知見の蓄積も行ってきたが、この間、Microsoft Windowsを基本ソフトとするDOS/V系パーソナル計算機の爆発的な普及により、NECを中心とするMS-DOS系の計算機がその地位を失い、今やMS-DOS系の計算機はその姿を消しつつある。本研究ではMS-DOS系計算機を用いたプログラム開発を行ってきており、その研究成果を今後も有効に利用するためには、これらを商業主義に左右されないOSに基礎を置くワークステーションに移すことが重要な課題となってきた。また、本研究で提案している臨界安全監視システムの設計基本思想は高信頼性、耐雑音性、そして高拡張性にある。近年エンジニアリングワークステーションの性能は飛躍的に向上し、且つ価格もかなり安くなっており、この様にめざましい発展を遂げている計算機に着目すると、信号解析、表示、警報信号発生に、それらのアルゴリズムをROM化したICチップを用いるよりも、高性能の計算機を用意し、各種の信号解析ソフトウェアや、必要に応じて他のシステム同定アルゴリズムを組み合わせた総合的信号処理システムとすることが望ましい。この様な観点から、臨界安全監視用プログラムをワークステーションに移植することは非常に重要である。そこで、今年度より、これまでMS-DOS系計算機上で開発された臨界安全監視用プログラムを順次年次計画を立ててワークステーション上に移植することとなった。今年度は、臨界安全監視システムの中心的ソフトウェアである逐次型ARMAモデル同定プログラム(ARMAX1)の移植作業を行った。なお、本報告書として自己完結性を保つため、理論的な未臨界原子炉のARMAモデル導出を示すとともに、逐次型ARMAモデル同定アルゴリズムに関する要点を再

Passive electromagnetic NED for mechanical damage inspection by detecting leakage magnetic flux, 1; Reconstruction of magnetic charges from detected field signals

陳 振茂; 青砥 紀身; 加藤 章一

JNC TN9400 99-061, 32 Pages, 1999/07

JNC-TN9400-99-061.pdf:0.95MB

本報告書では、自然磁束漏洩からき裂・損傷を非破壊的に検査する研究の一環として、測定した磁束信号より材料における磁荷分布(損傷による)の再構成を行った。この代表的な非適切問題には最小自乗法に基づいた反復計算アルゴリズムを用いた。問題を適切化するために初期値、重み係数及び反復計算の回数の選び方を検討した。シミュレーション信号を用いた再構成結果より、本手法がノイズの少ない信号に対して有効であることを確認した。ノイズに対するロバースト性を向上するために、ウェーブレットをガラキン法に適用した手法をシステム方程式の離散化に導入した。最小自乗法と比較した結果、ウェーブレットを用いた手法はS/N比の低い信号に対しても有効であることが判った。本報告書では最小自乗法に基づいた手法を1次元及び2次元の磁荷分布、ウェーブレットを用いた手法を1次元の磁荷の再構成に適用し、提案した手法の妥当性を実証した。

Discrete Fracture Network Code Development; Heisei-10 progress report

Dershowitz, W.*; Doe, T.*; Shuttle, D.*; Eiben, T.*; Fox, A.*; Emsley, S.*; Ahlstrom, E.*

JNC TJ1400 99-012, 582 Pages, 1999/02

JNC-TJ1400-99-012.pdf:55.26MB

本報告書は、亀裂流動モデルの開発と性能評価への適用性に関する平成10年度のGolder Associates Inc.の研究結果を報告するものである。平成10年度のGolder Associatesの研究目的は、第2次取りまとめ(性能評価報告書)に理論的及びモデリングについて支援することである。加えて、Golder AssociatesはJNCのAspoプロジェクトについて技術的にサポートする。性能評価の支援のための主な研究は、流れと移行のシミユレーション、移行経路の簡素化の解析、掘削影響領域による影響の調査、ソフトウェアの検証及び比較検証、モンテカルロシミユレーションの信頼性の解析である。また、フィックの拡散のアルゴリズムを、Laplace Transform Galerkin solute transportに適用したアルゴリズム改良を施した。Aspoプロジェクトに対する支援項目は、TRUE-1での岩石ブロック中での収着性トレーサの移行予測のためのモデリング、TASK5での1kmスケールの地化学的な移行経路解析、TRUEブロックスケール試験のデータ解析と試験計画である。技術的情報については、本報告書に示した。

Development of Phased Mission Analysis Program with Monte Carlo Method - Improvement of the variance reduction technique with biasing towards top event -

Yang Jin An*; 三原 隆嗣

JNC TN9400 99-013, 89 Pages, 1998/12

JNC-TN9400-99-013.pdf:2.0MB

成功基準が時間と共に変化するシステムの信頼度をより現実的に評価することを目的として、使命時間を複数のフェイズに分割して評価を行うフェイズドミッション解析コード:PHAMMONの開発を行っている。大規模なシステムモデルにも適用可能とするためモンテカルロ法を採用しており、既に強制遷移法と故障バイアス法という2種類の分散低減法を取り入れている。しかしながら、評価対象によってはこれらの方法のみでは分散低減の度合が不十分な場合もあり、本研究ではさらなる改良を目的として、頂上事象成立バイアス法を適用した計算アルゴリズムの改良を行った。頂上事象成立バイアス法では、任意のシステム状態から各々のカットセット成立状態までの遷移の起こりやすさを指標化した「遷移距離」を計算し、機器の運転成功から故障状態への状態遷移のサンプリングを「遷移距離」の最も短いカットセット成立に向けてバイアス(偏向)させることにより、カットセットが成立する有効ヒストリーをより効率的に発生させようとするものである。上述の頂上事象成立バイアス法をPHAMMONコードに導入し、大型高速増殖炉モデルプラントの崩壊熱除去系を評価例として適用計算を実施した。その結果、本方法はモンテカルロ法による出力結果の分散をさらに低減する上で有効であるとの結論を得た。

大規模実時間知識ベース構築における知識の矛盾検知と学習に関する研究

椹木 哲夫*

PNC TJ9604 98-001, 83 Pages, 1997/03

PNC-TJ9604-98-001.pdf:4.54MB

現在までに原子力プラントで発生したトラブルの多くは、運転操作ミスなどの人的要因に関係したものである。そこで安全性、信頼性向上を目的として、従来人間の運転員や保守員の果たしてきた役割を人工知能技術を主体とした自動化システムに代替し、できるかぎり人的要因を排除していこうとする自律型プラントの開発研究が盛んに進められている。自律型プラントにおいては、プラントに関する膨大な量の知識を実施し、この知識を実時間で利用可能にしていくものであるが、そこで問題になるのが、これら膨大な知識の獲得と管理である。すなわち合理的な知識として実装できる知識の量には自ずと限界があり、このような不完全な知識を用いる限り、想定外事象の生起に対しては極めて脆弱なものにならざるを得ない。もちろん最終的には人間オペレータの判断に委ねることが考えられるが近年の人間オペレータへの監視業務一辺倒に偏りがちな自動化システムとの役割分担やモニターすべき情報の飛躍的な拡大は自律機能のみならず、オペレータに対して想定外事象が生じた差異の緊急時に冷静沈着な判断を支援することも併ねた知識化が必須となる。すなわち自律型プラントに求められるのは、このような状況で生起している事象を自身の知識の不備をも考慮した解釈を行うことで的確に現時点での矛盾を検知し、その解消策の提案をオペレータに対して提示したり、自らその解消を試みることで、自身の知識を常に更新していける機構の実現である。さらに知識ベースの実時間運用を考える際には、時間的に不変な知識ばかりを想定することは難しく、対象システムの時間的推移に合せて適用すべき知識もダイナミックに追従しながら更新していくことが求められるが、この意味においても、いつどの時点で現状の知識の確認し、これを改定していけばよいかについてのメンタルモデル判断機能が不可欠となる。本報告ではこのような状況に際して、想定外の事象に対して現在の知識ベースの知識との矛盾を速やかに検知し、自律プラント自らが、あるいはオペレータがその矛盾を解消を的確に行うことを可能にするための方策について、人工知能における機械学習(machine learning)分野から、帰納学習、演繹学習を中心に概説する。そしてそれらの学習手法における矛盾検知とその解消による知識獲得がそのように実現されるかについて、1)既存知識の矛盾検知、2)合理的

Sensor algorithms of the plasma vertical position to avoid a vertical displacement event during plasma-current quench on JT-60U

芳野 隆治; Koga, J. K.*; 竹田 辰興

Fusion Technology, 30(2), p.237 - 250, 1996/11

ディスラプションにおけるプラズマ電流消滅時には、真空容器に渦電流が誘起され、プラズマ電流中心の垂直位置(Z)の検出に誤りを発生する。この誤りは、垂直方向のプラズマの移動(VDE)をひきおこし、真空容器内部の損傷の原因となる。このため、ITER等の核融合炉では、VDEの回避が必要とされている。一方、定常状態では、高い精度で、Zを検出しプラズマの高い性能を維持する必要がある。このため、プラズマ電流消滅時と定常状態の両方に適用できるZの検出アルゴリズムについて検討した。この結果、統計処理法を用いると、Zの検出精度を両方の状態にて同時に改善するのが困難であるのに対し、ニューラルネットワーク法は、同時に改善することが可能であることを解明した。

ニアフィールドにおけるアクチニドコロイドの移行に関する研究

鈴木 篤之*; 長崎 晋也*

PNC TJ1602 96-001, 67 Pages, 1996/03

PNC-TJ1602-96-001.pdf:1.42MB

天然バリアを構成する岩盤の中で人工バリアに交差した亀裂では、亀裂中のある領域まではベントナイトで充填されているものと考えられている。人工バリア中での放射性核種の拡散は亀裂充填ベントナイト中を移行し、亀裂ネットワーク中の地下水流に放出されるが、こうした核種移行プロセスは人工バリアと天然バリアとの間の掘削影響領域に影響されることが予想される。しかし、このプロセスは非常に複雑であるため、掘削影響領域を模擬しアクチニド元素の吸着やコロイド形成機構等を考慮した実験並びにモデルに基づいた数値解析が必要である。そこで本研究では、ベントナイトで充填された仮想的な岩盤亀裂中での種々の酸化還元電位(Eh)に対して、アメリシウム、ネプツニウムの吸着分配係数を実験により測定した。このとき、Ehの関数として実験的に求められたKdを用いることにより、ベントナイトで満たされた亀裂中での放射性核種の移行を数値的に評価することができる。ベントナイトで満たされた亀裂中から天然バリア内亀裂ネットワークへの物質輸送についてシミュレーション解析を行った結果、ウランの同位体と娘核種の移行には影響がないことがわかった。さらに、遺伝的アルゴリズムとファジー理論との融合による解析手法を用いて人工バリアにおける放射性核種の移行に関する不確実性解析を行った。

Neural Network Predictive and Anticipatory Control Algorithms for a Neural Adaptive Control System

Ugolini; 吉川 信治; 小澤 健二

PNC TN9410 95-210, 11 Pages, 1995/09

PNC-TN9410-95-210.pdf:0.47MB

蒸気発生器の出口蒸気温度の正確な制御は、原子力発電所の水/蒸気系全体の性能を向上させるために重要である。本報告書では、制御対象の挙動予測及び制御対象の上流で時間的に先行して観測される境界条件をニューラルネットワークによって制御信号に反映させるアルゴリズムについて述べる。このアルゴリズムはニューラルネットワークを用いたモデル適応制御法(MRACnn)に組み込まれている。MRACnnが原子炉の蒸気発生器のような非線形な機器をも制御できることは既に報じられているが、MRACnnシステムの性能向上のためにニューラルネットワークの特性を更に利用する手法については今まで考えられてはいなかった。本報告書に述べるMRACnnの改良型は高速炉プラントシュミレータと接続して、蒸気発生器出口蒸気温度の制御に用いられた。この結果、制御対象の挙動予測及び制御対象の上流で時間的に先行して観測される境界条件を制御信号に反映させることが制御性能を向上させることを確認した。

TRU廃棄物処分の人工バリアシステムにおける物質移行-地球化学連成挙動解析に関する研究(2)-概要書-

根山 敦史*; 中川 浩一*; 明石 浩一*; 白川 敏彦*

PNC TJ1458 95-004, 22 Pages, 1995/03

PNC-TJ1458-95-004.pdf:0.48MB

本研究は、TRU廃棄物の処分システムの挙動を長期にわたって予測するための個別現象のうち、化学反応と物質移行現象を結合した評価コードを対象として、以下の研究を実施した。(1)地球化学モジュールの機能において、溶解・沈澱が取り扱える様に改良すると共に、1種類の鉱物生成/2種類の平衡計算が可能となる様コードの改良を行った。(2)改良したコードのアルゴリズムの妥当性ならびに数値的な精度を確認するため、検証解析を行った。物質移行、地球化学、これらを結合したモジュールの検証解析は、HYDROGEOCHEM,PHREEQEとのベンチマーク解析を行った。(3)改良したコードの実現象への適用性を確認するため、確証解析を行った。確証解析は、albite/純水、コンクリート/純水のカラム試験データとの比較を行い、改良したコードの適用性について検討した。(4)確証解析による検討結果に基づき、さらに改良すべき点を明確にした。