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今西 信嗣*; 伊藤 秋男*; 神野 郁夫*; 吉田 紘二*; 尾鍋 秀明*
JAERI-Tech 2005-007, 45 Pages, 2005/03
JAERI-Tech-2005-007.pdf:6.84MB
低被曝量CT開発の基礎として、高効率・高計数率を実現するFrischグリッド付きアバランシェダイオード検出器の基礎研究を行った。このため、Siを用いた一体型Frischグリッド付き検出器を製作し、その動特性を研究した。また、表面活性化法によるSi接合の開発を行い、製作したpn接合が整流性の電流-電圧特性を示すことを確認した。さらに、低被曝X線撮像法としてフィルターX線とエネルギー差分法を用いることを提案した。本方法では白色X線を用いたエネルギー差分法に比較して、被曝量が30%まで低減可能であることを確認した。低被曝X線撮像法とFrischグリッド付きアバランシェダイオード検出器とを組合せることにより、高性能X線撮像システム・低被曝CTの開発を行うことができる。
佐藤 治夫
JNC TN8410 2001-003, 40 Pages, 2001/01
JNC-TN8410-2001-003.pdf:1.13MB
岩石などの単一層拡散媒体に対する透過拡散実験のシミュレーション及び解析のためのプログラム(TDROCK1.FOR)を開発した。プログラムは、科学技術計算に適しているPro-Fortranにより作成し、解析法として比較的簡単な陽解差分法を用いた。解析では、これまでに取扱うことができなかったトレーサセル中の溶質濃度の時間変化を入力条件とすることができ、トレーサセルから測定セル側への溶質の拡散に伴うトレーサセル中での時間に対する濃度の減少、媒体空隙水中の濃度分布及び測定セル中の溶質濃度の経時変化などを計算することができる。また、入力条件として、両セル中の溶液体積や試料の直径及び厚さをパラメータとすることもできる。本プログラムは、既に拡散係数(見掛けの拡散係数、実効拡散係数)が求められているケースについて測定セル中の溶質濃度の経時変化について検証した結果、実測結果をよく説明することができた。このことから、本解析プログラムが実際の解析やシミュレーションに適用できることが確認された。本報では、透過拡散実験における理論的取扱い、解析のためのモデル、ソースプログラム例及びマニュアルについて説明する。
若杉 圭一郎; 牧野 仁史; Peter*
JNC TN8400 99-095, 69 Pages, 1999/12
ニアフィールド中核種移行解析コードMESHNOTEは、人工バリア中での核種移行に係わるガラスの溶解、緩衝材中の核種の移行、周辺岩盤への核種の放出を解析するために、QuantiSci社との共同で開発したコードである。MESHNOTEは一次元円筒座標系において有限差分法を用いることにより、物質の拡散移行問題を数値的に解く。MESHNOTEは以下の特徴を有している。●複数崩壊連鎖、緩衝材への線形・非線形収着、溶解度による核種濃度の制限を考慮して、核種が緩衝材中を拡散により移行する過程を解析できる。●複数崩壊連鎖については、崩壊系列において同一の親核種からの複数の娘核種の生成(崩壊分岐)、ならびに複数の親核種からの同一の娘核種の生成(崩壊合流)を考慮することができる。●緩衝材中の拡散による移行の境界条件となる、ガラス固化体からの核種の溶出と緩衝材からの周辺岩盤への核種の放出を現象に即して取り扱うことができる。●溶解度、収着定数、拡散係数など核種移行特性を支配する主要パラメータの時間・空間依存性を考慮した解析が可能である。・ユーザーの指定した許容誤差範囲に基づき、各時間ステップにおける解の精度を監視しながら時間ステップを自動的に増加させ、効率的に解析を実施することが可能である。本報告書では、MESHNOTEの概念モデル、数学モデル、数値解法について示すとともに、解析解や他のコードとの比較により、MESHNOTEが有する種々の機能について検証する。
熊田 俊明*
PNC TJ1600 97-004, 40 Pages, 1997/02
本研究の目的は、高レベル放射性核廃棄物の地層処分に緩衝材として利用されるベントナイトの熱物性値を測定する簡便な方法の開発である。従来、この種の物質の熱伝導率の測定には線熱源法が利用されてきたが、試料が大きくなることや、温度変化を測定する熱電対で一定の起電力を得るため高い温度上昇が必要であり、かつ測定に長い時間を要する。このため含有水分の再分配などの難点があった。本研究では、線熱源をサーミスタ粒子の電気抵抗の温度変化を利用し、これを熱源と温度センサーとして用いて、発熱と同時に温度を測定して、試料の熱物性値を決定する。測定装置は、点熱源として球状の微小サーミスタ、電源として電池および電圧測定系から構成される。一方、解析ではセンサーを中央に挿入した試料部の熱伝導モデルを作成し、熱伝導の線形微分方程式を差分化してこれを数値解析した。試料の寸法はアクリル製容器(内容積、20mm
20mm)によって決まる。サーミスター粒子は試料中央部に埋め、これに約0.1Wの発熱を与えて温度上昇測定した。熱物性値の決定は、数値計算による温度変化が測定値に合うように、計算に用いる熱伝導率を求める方法により行った。この測定法では、数秒の測定時間で数度の温度上昇により熱伝導率を決定できる。また、センサーの温度上昇が小さいことにより、サーミスターの電気抵抗の温度係数の変化や湿分の再分配の影響を避けることができる。線熱源法と比較した利点は、試料にセンサーを挿入した状態で、水分含有率を変えることができることである。
大高 雅彦; 大島 宏之
PNC TN9410 96-118, 26 Pages, 1996/04
定格運転時から自然循環崩壊熱除去時に至る原子炉の様々な運転モードに対して,炉心部全体の熱流力特性を詳細に評価することを目的として,全炉心熱流動解析コードACT(Analysis program of whole Core Thermal-hydraulics)の開発に着手し,開発設画を策定するとともに,開発の第一ステップとして炉心槽解析部の開発を実施した。炉心部の熱流力特性を精度良く評価するためには,燃料集合体間ギャップ部におけるインターラッパーフローや炉心-プレナム相互作用等の諸現象を考慮する必要があることが指摘されているが,ACTではこれらの諸現象を含み,且つ一次系自然循環も考慮すべく上部プレナムや一次系ループをカップリングして解析できる機能を有する。ACTの開発方法は,主冷却系システム全体を幾つかの解析領域に分割し,その各々の対象領域に検証と種々の事象解析に適応された実績を持つ熱流動解析コードを適用するものである。各々の解析領域は相互にカップリングされ主冷却系システム全体を一括し解くことが可能となる。これらは,大規模計算となるため並列計算処理を用い実現する。炉心槽解析部は,炉心槽内に三角配列された燃料集合体ラッパ管の隙間に滞留する冷却材の熱流動解析を行うものである。本報では,流体の質量,運動量,エネルギー保存式を基礎方程式とし有限差分法を適用することにより解析部を構築するとともの,機能検証解析を行い解析モデルの妥当性を確認した。次段階では,燃料集合体内熱流動解析部とのカップリングを行う予定である。
平野 雅司; 冨山 明男*
日本機械学会論文集,B, 58(556), p.3613 - 3618, 1992/12
原子炉の事故解析の分野では、二流体モデルを用いた過渡二相流解析が広く行われている。二流体モデルでは、気相と液相の各々に対して保存方程式を考慮するため、解くべき方程式や構成式の数が多い。従って、特に多次元の場合は、単純で効率的な数値解法の確立は重要といえる。本報では、既に提案済みの単相多次元非圧縮性粘性流れの数値解法である改良SOLA法を基に、圧縮性を考慮した多次元断熱二流体モデルの基礎式に適用できる解法を提案した。本解法では、アルゴリズムが著しく単純で境界条件の設定が容易である等のSOLA法の特徴がそのまま保存されているのみならず、反復収束特性が改善されている改良SOLA法の特徴も保存されている。
村松 壽晴; 村田 正幸*
PNC TN9410 92-106, 354 Pages, 1992/04
高速増殖型炉「もんじゅ」の性能試験期間中の炉心構成条件を対象として,定格負荷運転状態からの自然循環移行過程の解析を単相多次元コードAQUAを用いて行った。ここでの解析の目的は,AQUAコードが持つ最新オプション(高次差分法,応力代数式乱流モデル,ファジィ適応制御手法等)を用いた詳細3次元解析を行って,自然循環試験を実施するに当たっての熱流動現象上の留意事項あるいは知見等を摘出することにある。得られた結果は,以下の通りである(1) 自然循環試験開始前の定格負荷運転状態を模擬した解析では,定常的に大きな軸方向温度勾配(154
/m)を持つ温度成層化現象が上下フローホール間で計算された。この定格負荷運転状態での温度成層化現象は,自然循環試験そのものとは直接的な関連は無いものの,炉内構造物に有意な熱応力を定常的に与える可能性がある。従って,出力上昇試験期間中の各原子炉出力状態においては,上部プレナム内に装荷が予定されている軸方向温度分布測定用プラグにより,当該領域に発生する温度成層化現象を的確に測定・評価する必要がある。(2) 原子炉スクラム後の自然循環移行過渡状態を模擬した解析より,温度成層化現象の発生によって上部プレナム内の有効混合容積が著しく狭められること,また上部プレナム内での局所渦の再配置によって原子炉出口配管部での温度降下過程に不連続挙動(コールドショックに続くホットショック)が発生すること等が明らかとなった。上記項目は,自然循環試験の成立性を判断するための1指標である系統熱過渡特性に直接影響を与えることから,出力上昇試験期間中の各種試験(中間出力状態からの手動トリップあるいは自然循環等の試験)から得られる測定データを用いた詳細な評価・検討が必要である。(3) 原子炉出口配管部における熱過渡の内,温度降下幅についてはAQUAコードによる結果が1次元動特性コードによる結果を上回るものの,温度降下率はAQUAコードの方が小さい
渡辺 正; 平野 雅司; 秋元 正幸; 田辺 文也; 鴻坂 厚夫
JAERI 1326, 232 Pages, 1992/03
一次元流路に於ける二相流現象を解析する為の数値計算の道具として、二相流特性解析コード:MINCSを開発した。MINCSは、9種類の二相流モデル-基本的な二流体非平衡モデルから単純な均質平衡流モデルまで-を同一の数値解法の基で取扱うことができる。数値解法は、数値的安定性の為、陰的有限差分法に基づいている。コードの構造は高度にモジュラー化されており、新しい構成式及び相関式の組み込み、評価を容易に行うことができる。また、流動状態にかかわらず流動様式を固定することが可能であり、状態方程式(蒸気表)も選択することができる。この為、物理的、或いは、数値的なベンチマーク問題への対応も容易である。
渡辺 正; 久木田 豊
Nucl. Eng. Des., 135, p.327 - 340, 1992/00
被引用回数：12 パーセンタイル：72.78(Nuclear Science & Technology)摂動に対する二流体モデルの安定性に及ぼす付加質量項の効果について調べた。運動方程式中の付加質量項として座標変換に対して不変(オブジェクティブ)な形式となるもの二種、及び時間微分項のみの単純化形式について検討した。Drewらの導出したオブジェクティブ形は微分方程式を双曲型に変えるが、相間の相互作用項としてより一般形であるDrew-Laheyのオブジェクティブ形では、方程式は双曲型にならず、単純形では流速に依存して双曲型になることが解った。また、有限差分法による数値解の安定性が微分方程式の双曲性ではなく、離散化した差分方程式のスペクトル半径によって決定され、Drew-Lahey形は数値解の安定性にも寄与しないことが、線型安定性解析及びMINCSコードによる数値計算によって示された。
蕪木 英雄; 横川 三津夫; 関 昌弘; 有澤 孝
Heat Transfer in High Energy/High Heat Flux Applications, p.43 - 49, 1989/00
電子ビーム等による金属の高熱流束下の溶解過程は、原子法同位体分離過程の原子蒸発部、核融合炉プラズマ・ディスラプション時の第一壁の表面溶融、レーザー・電子ビーム加工技術など幅広い分野でその基礎的な溶解のメカニズムの解明が求められている。本論文では、2次元の領域に対して電子ビームによる金属の溶解過程のシミュレーションを行った。計算ではエネルギー(移流-拡散)方程式とナビエ・ストークス方程式を連立させ、差分法により数値計算を行い、固-液境界面の時間発展を求めた。この結果をアルミニウムによる実験結果と比較し、両者が良く一致することを示した。また、対流項の差分化に対し、3種類(1次風上法、ハイブリッド法、QUICK)の手法を用いて計算し、これらが数値計算結果に与える影響を評価した。また、計算格子の影響についても検討した。
松村 寿晴*; 前川 勇*; 佐藤 和二郎*
PNC TN9410 87-056, 139 Pages, 1987/03
炉上部プラグ貫通部でのカバーガスの上昇に伴なうFPガスの輸送現象を解析的に評価するため、質量輸送方程式を組んだ汎用多次元熱流動解析コードCOMMIX-PNCの質量輸送版(Ver.MT)を開発した。このVer.MTの検証が、濃度拡散基礎実験およびモックアップ実験を用いて実施された。濃度拡散基礎実験は、500㎜500㎜50㎜の平行平板モデルの下面左端から水を流入し、右面上端から流出させるもので、混入物質は希薄なKC㍑が用いられた。実験モデル内各位置で計測された濃度結果との比較では、主流位置でのその挙動は良好な一致を示した。モックアップ実験を用いた検証は、実験シリーズのうち、プローダウン流量が0.05m3/min、0.02m3/minおよび0.10m3/minの3流量条件のケースを選定して実施した。0.05m3/min、0.10m3/nimのケースではアニュラス部へのXeの進入は計算されず、0.02m3/minのケースでは、アニュラス部上端までXeが上昇する結果が得られた。この解析結果は、実験結果と良く一致した。実機でのブローダウン効果については、解析の結果以下の点が明らかとなった。(1)定格ブローダウン条件では、FPガスのアニュラス部内への進入は全く認められなかった。(2)1/2定格ブローダウン条件では、FPガスが固定プラグ上部3905㎜まで上昇するが、その濃度はカバーガス中濃度の約10E-4%程度である。(3)定格ブローダウン中にブローダウンが停止した場合には、停止後1000秒でドアバルブ位置濃度はカバーガス中濃度の約13%まで上昇する。(4)モックアップ試験から得られたブローダウン効果評価式が実機体系においてもほぼ適用できることが確かめられた。
馬場 恒孝
Journal of Nuclear Science and Technology, 23(12), p.1075 - 1082, 1986/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.02(Nuclear Science & Technology)高レベル廃棄物ガラス固化体の浸出実験結果を参考に、3次元球座標を用いた浸出モデルを開発した。このモデルは固化体の浸出時に形成される表面層の成長と層内で生ずる不拡散物質形成反応を取り扱えるように作られた。モデル化により得られた基礎方程式は計算機で数値解を求めるために差分化され、浸出率とガラス内の濃度分布を求める計算コード「LEACH-2」に操り込まれた。また、本モデルで最も重要なパラメータの1つである移動境界面の位置決定法の例として、2つの簡単な方法を示した。その1つは、反応律速モデルにもとずく場合で、他は拡散律速モデルにもとずく場合である。
丸山 創; 菱田 誠
JAERI-M 85-145, 47 Pages, 1985/09
多目的高温ガス実験炉燃料体内に発熱量あるいは冷却材流量の分布がある場合の3次元温度分布を求めるための数値解析コードTBLOCKを開発した。本コードは、炉心燃料体1カラムをモデル化し、流れ方向を差分近似、水平断面内を有限要素近似して黒鉛ブロック、燃料棒及び冷却材の3次元温度分布を求めることができる。本報は、解析モデル、数値解析手法及びプログラム構成についてまとめたものである。
橋本 憲吾; 秋野 詔夫; 藤井 貞夫*
JAERI-M 83-018, 17 Pages, 1983/02
環状流路内を層流状態て流れるガス流を高温高熱負荷条件て加熱する場合の伝熱流動特性を明らかにする目的で、物性値変化を考慮し、境界層近似を行ったナビエ・ストークス方程式とエネルギー方程式を差分法によって数値解析し、加熱時における摩擦係数とヌッセルト数を求めた。その結果によれば、加熱が強くなるに従がって摩擦係数は増大する傾向か見られるが、ヌッセル卜数に対する依存性はほとんど見られない。さらに、応用例として、流路内外壁面問のふく射による熱移動及び流れ方向に非一様な熱流束分布を有する高温ガス炉燃料要素の場合に本解析を適用して、燃料温度や圧力損失等の熱特性を検討した。
切刀 資彰; 滝塚 貴和
JAERI-M 9564, 97 Pages, 1981/07
前報に引き続いて、リブ付き平行流路の伝熱・流動特性に関する数値計算を行った。使用した計算コードは、既に第1報で報告したものを風上差分法に改訂したものである。第2報で、レイノルズ数100以上の計算に解の尻振り現象の生ずることを報告したが、風上差分法の適用により、この現象の除去に成功し、レイノルズ数850までの計算結果が得られた。
馬場 恒孝; 阿部 清治; 小林 健介; 田代 晋吾; 佐藤 一男; 荒木 邦夫
JAERI-M 9388, 50 Pages, 1981/03
高レベル放射性廃棄物を地層処分した時、この廃棄物の崩壊熱による発熱で周辺地層の温度上昇がおこる。この周辺地層の温度分布を評価するために、計算コード「HOT」を開発した。「HOT」は定常または非定常の熱伝達の問題として、複雑な地層内の温度分布を計算するために作られたもので、三次元有限差分法を採用している。本コードによる計算の対象領域は直方体(例えば、1000m1000m5000m)であり、この領域は幾つかの岩石層から成るとし、計算に先立って岩石層を定めることができるものとした。HOTコードの特徴は、あらかじめ大きな領域で計算を行い、その結果を境界条件として小さな領域での計算を実行できることである。本コードはFORTRAN-IVで書いており、使用計算機はFACOM-M200である。
功刀 資彰; 滝塚 貴和
JAERI-M 8650, 49 Pages, 1980/01
本報告書は、周期的に出現するリブを有する平行流路内の流れおよび熱伝達についての知見を得る目的で行った数値計算に関するものである。非圧縮製Newton流体および非定常2次元モデルを仮定し、有限差分法により解く際に、過度移動方程式を適用して完全なNavier-Stokes式の数値解析を行った。この解析のために作成した計算コードについて、その内容と計算結果の一例を示した。
