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論文

ナトリウム冷却型高速炉配管のLBB評価に対する荷重条件の提案と配管パラメータの影響

矢田 浩基; 高屋 茂; 若井 隆純; 仲井 悟; 町田 秀夫*

日本機械学会論文集(インターネット), 84(859), p.17-00389_1 - 17-00389_15, 2018/03

ナトリウム冷却型高速炉の供用期間中検査において、ナトリウムバウンダリを構成する機器に対して連続漏えい監視による試験が検討されている。連続漏えい監視試験は、破断前漏えい(LBB)が成立することを前提に機器の内包物の系統外への漏えいを検出設備により連続的に監視する試験である。高速炉における既往のLBB評価ではエルボ横腹部に軸方向亀裂を想定した評価が行われているが、供用期間中検査の観点からは管の周方向亀裂に対してもLBBが成立することを確認する必要がある。本研究では、高速炉配管を対象としたLBB評価条件の検討及び適用例として高速増殖原型炉「もんじゅ」のクラス1配管を対象に周方向亀裂を想定したLBB成立性の評価を行った。さらに、実機条件を参考に設定した多数のLBB評価を実施し、配管パラメータがLBB成立性に及ぼす影響を検討した。

論文

廃止措置における高速炉ナトリウムの処理及び処分技術の現状

仲井 悟

デコミッショニング技報, (56), p.14 - 28, 2017/09

高速増殖原型炉もんじゅ発電所(以下「もんじゅ」)は建設段階であるが、2016年12月に安全かつ確実な廃止措置を実施することが決定した。「もんじゅ」は冷却材に化学的に活性なナトリウムを使用するなど、軽水炉とは異なる特徴があり、廃止措置では、これを考慮して施設の解体・撤去を進める必要がある。海外のイギリス,ドイツ,アメリカ,フランス等では、廃止措置を実施した先行例があり、参考にすることができる。ここでは、ナトリウムの処理、処分に関し海外の事例を調査し、その状況と課題について報告する。

論文

Maintenance

仲井 悟

Fast Reactor System Design, p.249 - 267, 2017/03

原子力プラントは、寿命中を通して安全性、信頼性および構造健全性を維持する必要がある。このため、設計条件からの逸脱等による熱応力の要因となる急激な温度変化を避けるなどの注意深い運転が必要となる。また、原子力発電所のような巨大複雑システムでは、設計時における寿命中の挙動の予測には不確実性が伴い、プラント寿命期間にわたり安全性、信頼性を設計だけで担保することは難しい。このため、適切な保全活動が必要であるとともに、設計段階における保全への配慮が相対的に大きくなる。特に、新型炉に関しては不確実性が大きいことから、その重要性は一層大きいものになる。このため、巨大複雑システムである原子力発電所の保全の基本を理解した上で、高速炉の特徴を加味した保全についての考え方を学んでほしいと考えている。

論文

Application of the system based code concept to the determination of in-service inspection requirements

高屋 茂; 浅山 泰; 神島 吉郎*; 町田 秀夫*; 渡辺 大剛*; 仲井 悟; 森下 正樹

Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 1(1), p.011004_1 - 011004_9, 2015/01

システム化規格概念に基づきプラントの特徴を考慮した効果的かつ合理的なISIの実現のために、新しいISI要求の決定手法を提案した。提案手法は、構造健全性に着目した評価とプラントの安全性の観点から欠陥の検出性に着目した評価の二つからなる。なお、欠陥検出性が十分でない場合には、十分に保守的な仮定の下での構造健全性評価が要求される。また、原型炉もんじゅに対する評価を実施し、提案手法が実機への適用性を有していることを示した。

論文

保全

仲井 悟

原子力教科書; 高速炉システム設計, p.199 - 214, 2014/09

原子力プラントは、寿命中を通して安全性, 信頼性および構造健全性を維持する必要がある。このため、設計条件からの逸脱等による熱応力の要因となる急激な温度変化を避けるなどの注意深い運転が必要となる。また、原子力発電所のような巨大複雑システムでは、設計時における寿命中の挙動の予測には不確実性が伴い、プラント寿命期間にわたり安全性、信頼性を設計だけで担保することは難しい。このため、適切な保全活動が必要であるとともに、設計段階における保全への配慮が相対的に大きくなる。特に、新型炉に関しては不確実性が大きいことから、その重要性は一層大きいものになる。このため、巨大複雑システムである原子力発電所の保全の基本を理解した上で、高速炉の特徴を加味した保全についての考え方を学んでほしいと考えている。

論文

高速炉への保全学の適用

仲井 悟

保全学, 13(2), p.41 - 42, 2014/07

日本保全学会における高速炉保全のあり方に関する検討において、技術的側面での保全の在り方については、完全とは言えないまでも高速炉保全技術を確立するための道筋は明確になったと考えられる。この道筋を実証し、高速炉保全技術を確立するためには、プラントの運転・保守経験を積むことが肝要である。一方、保全対象設備や保全の方法が明確にされ、その保全に使用する保全技術が確立されたとしても、保全を実施するのは組織・人間であり、組織・人間系における能力の維持・向上、確実な行為の実施は保全においては不可欠である。保全能力の維持・向上については、組織的な教育・技術伝承の取り組みの必要性は軽水炉を含めて言われている。日本保全学会においては保全学の構築とその原子力発電設備への適用が設立の動機であり、保全の第二原則では「正しい保全」を的確に実施する、第三原則では保全における安全性と経済性の両立となっている。この原則を高速炉、特に原型炉に適用するための格好の機会と考えられる。

論文

長期停止後の高速増殖原型炉「もんじゅ」の試運転再開について

仲井 悟; 金子 義久; 向 和夫

保全学, 9(4), p.44 - 49, 2011/01

高速増殖原型炉「もんじゅ」は、平成7年12月の2次主冷却系ナトリウム漏えい事故以降、約14年半の長期に渡り停止状態であった。長期停止状態にあるもんじゅの試運転再開に向け、社会的な受容の確立,トラブル時の迅速な対応を含めた運転管理の向上,透明性の向上をはじめとした各種取り組みを行ってきた。保全の分野においては、ナトリウム漏えいにかかわる安全性の向上を目的とした改造工事,長期間停止しているプラントを再開するための設備の健全性確認,停止期間中の各種トラブル発生で顕在化した保守管理の問題を解決するための保全プログラムの導入などを行ってきた。これらの活動により、平成22年5月6日には、14年半ぶりに試運転を再開し、再開後の第1段階の性能試験である炉心確認試験を7月22日までに、計画通り完了することができた。

論文

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

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。

論文

高速実験炉「常陽」臨界30周年記念報告会及び技術講演会

仲井 悟; 青山 卓史; 伊藤 主税; 山本 雅也; 飯島 稔; 長沖 吉弘; 小林 淳子; 小野田 雄一; 大釜 和也; 上羽 智之; et al.

高速実験炉「常陽」臨界30周年記念報告会及び技術講演会, 154 Pages, 2008/06

「常陽」臨界30周年を機に、平成19年6月6日、約600人の参加を得て技術講演会, 記念報告会, 施設見学会等を開催した。技術講演会では、日仏米3か国の原子力開発の現状と今後の高速増殖炉開発における「常陽」への期待が表明された。また、記念報告会では、来賓からご祝辞をいただくとともに、ランドマーク賞授与式、神津カンナ氏の講演、地域との共生への取り組みに関する地元大洗町及び原子力機構の報告などがなされた。

論文

JOYO, the irradiation and demonstration test facility of FBR development

青山 卓史; 関根 隆; 仲井 悟; 鈴木 惣十

Proceedings of 15th Pacific Basin Nuclear Conference (PBNC-15) (CD-ROM), 6 Pages, 2006/10

高速実験炉「常陽」は、日本の自主技術によりナトリウム冷却高速炉の設計・建設・運転を行い、技術的知見を後続炉に反映するとともに、高速中性子照射場として活用することを目的として建設された。「常陽」は1977年にMK-I炉心としての初臨界を達成して以降、運転保守技術経験を蓄積するとともに、1982年の照射用炉心(MK-II炉心)としての運転開始からは、高速中性子による照射試験を中心として高速炉技術開発に貢献してきた。さらに、2003年には、高速中性子束を約1.3倍,照射スペースを約2倍に拡大することにより、照射性能を約4倍に向上させたMK-III炉心での運転を開始した。さらに、低除染TRU燃料サイクル技術開発を目的としたMA含有MOX燃料や、金属燃料及び酸化物分散強化型フェライト鋼等の照射実績の少ない照射試験を効率的に実施するため、キャプセル型照射装置の開発等を進め、先進的な燃料及び材料の照射試験を着実に進めている。世界の高速炉が停止されていく中で、「常陽」はGNEP等の国際的な枠組みにおいても照射施設としての役割が期待されている。今後、「常陽」は、高速炉開発にとどまらず、広く原子力一般,学術分野等の研究開発にも貢献していく。

論文

光ファイバ技術を用いた高速炉構造健全性監視技術の開発

松場 賢一; 川原 啓孝; 伊藤 主税; 吉田 昌宏; 仲井 悟

UTNL-R-0453, p.12_1 - 12_10, 2006/03

高速炉構造物の健全性監視を精度よく行うためには、構造健全性を支配する温度やひずみなどを詳細に測定する必要がある。高速実験炉「常陽」では、高温・高放射線環境下にある高速炉構造物の温度やひずみなどを詳細かつ合理的に測定する技術を開発するため、光ファイバを用いた1次冷却系配管の温度分布及びひずみ・振動測定を行っている。これらの測定を通じて、放射線により誘起される測定誤差の補正法を適用することにより、1次冷却系配管の温度分布を3$$^{circ}$$C程度の誤差範囲内で測定できることを確認した。また、1次冷却系配管の温度変化による配管外装板の熱膨張や主循環ポンプの運転に伴う配管サポートの振動を検出できることを確認し、光ファイバを高速炉構造物の健全性監視に適用できる見通しを得た。

論文

Upgrade of cooling system heat removal capacity of the experimental fast reactor JOYO

住野 公造; 礒崎 和則; 芦田 貴志; 仲井 悟

Nuclear Technology, 150(1), p.56 - 66, 2005/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:80.49(Nuclear Science & Technology)

高速実験炉「常陽」におけるMK-III計画では、熱出力がMK-II炉心の100MWtから140MWtに増大する。冷却系除熱能力を高めるためのMK-III冷却系改造工事では、主中間熱交換器(IHX)、主冷却器(DHX)等を交換した。モックアップによる最適作業要領の選定及び作業員に対する訓練、高線量率での作業の低減、仮設遮へい体の使用による作業場所の雰囲気線量率の低減による被ばく線量の低減を図った。また、シールバッグの使用とシールバッグ内の酸素濃度管理、系統内カバーガス中の窒素濃度管理、極低圧でのカバーガス圧力制御による系統への酸素混入量の抑制を行った。これらの手法により、冷却系構造工事は大きなトラブルがなく1年間で完了し、改造に適用された手法の有効性を確認した。

論文

Design and renovation of heat transport system in the experimental fast reactor JOYO

住野 公造; 芦田 貴志; 川原 啓孝; 市毛 聡; 礒崎 和則; 仲井 悟

2004 ANS International Topical Meeting on Operatin, p.204 - 216, 2004/11

高速実験炉「常陽」で進めているMK-III計画では、熱応力がMK-II炉心の100MWtから140MWtに増大する。冷却系除熱能力を高めるため主中間熱交換器(IHX)及び主冷却器(DHX)の交換を行うとともに、冷却系の出入口ナトリウム温度差の増大に伴う原子炉緊急停止時の熱過渡応力を緩和するため流量制限系及び安全保護系の改良を行った。改造工事は、冷却系への不純物混入防止対策、被ばく線量の低減化及び新旧配管溶接部の健全性等に関して様々な対策を講じて実施した。これらの対策により、改造工事は大きなトラブルなく1年間で完了した。改造工事完了後に実施した単体及び総合機能試験を通して、改造部分が所期の性能を有していること及び改造工事で実施した対策の有効性を確認した。

報告書

「常陽」MK-III総合機能試験; 主冷却機関係

川原 啓孝; 礒崎 和則; 石井 貴之; 市毛 聡; 野瀬 正一; 坂場 秀男; 仲井 悟

JNC-TN9410 2004-016, 106 Pages, 2004/06

JNC-TN9410-2004-016.pdf:8.47MB

主冷却機に関係する総合機能試験は、2001年8月27日から2001年9月13日の間で実施した。主たる試験結果は、以下のとおりである。(1)主送風機の空気風量は、インレットベーン開度50%で設計定格風量 7,700 m3/min以上、インレットベーン全開で設計定格風量の約130%であった。これは、空気流路の圧力損失が設計値に対して小さかったためである。(2)出入ロダンパ全開、インレットベーン全開状態での主送風機の空気風量は、設計定格風量の約 5%であった。(3)主送風機停止時の特性として、インレットベーン全閉までの時間は4基平均で 7.9sec、主送風機回転数が0になるまでの時間は4基平均で 8.7secであった。また、風量遅れ時間は、4基とも回転数の低下から約 1secであり、設計時における熱過渡解析で用いた 5secに対して保守側であった。 (4)主送風機運転中における騒音は、インレットベーン開度25%が最も大きく、主送風機周りで約100dBであった。なお、周辺監視区域境界では、50dBであり、茨城県の条例基準(工業地域第4種区域)を満足していることを確認した。 (5)MK-IIIでは、インレットベーン及び入ロダンパドライブユニットは大型となったが、アキュームレータタンクは、圧縮空気喪失事象が発生した場合でも設計容量以上であることを確認した。

論文

Replacement of Secondary Heat Transport System Components In the Experimental Fast Reactor JOYO

川原 啓孝; 川原 啓孝; 市毛 聡; 礒崎 和則; 仲井 悟

Proceedings of 12th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-12) (CD-ROM), 0 Pages, 2004/00

高速実験炉「常陽」で進めているMK-III計画では、熱出力がMK-II炉心の100MWtから140MWtに増大する。冷却系除熱能力を高めるための冷却系改造工事で、IHX、主冷却器(DHX)の交換と制御系の改造を行った。ナトリウム系への不純物混入防止のため、シールバッグの使用、系統内カバーガス中の窒素濃度管理、カバーガス低圧力制御を行った。ナトリウム中で長期間使用したフェライト系低合金鋼の健全性、新旧配管溶接部の健全性を材料試験により確認した。

論文

臨界から26年 「常陽」の歩んだ道

前田 幸基; 小澤 健二; 仲井 悟; 鈴木 惣十

原子力eye, 49(8), 1 Pages, 2003/07

高速実験炉「常陽」のこれまでの設計、運転経験や商社試験を総括するとともに、最新のMK-IIIの臨界・性能試験の結果、今後の照射し検討の将来計画について、3回のシリーズ記事にて紹介する。本稿はシリーズの第1回目で、日本で初めて建設した高速実験炉「常陽」について、その位置付け、設計、建設、運転について、MK-I及びMK-IIの運転経験により原子力(FBR)基盤技術の底上げに貢献してきた実績を総括して報告する。

報告書

大量ナトリウムの処理技術開発-ナトリウム転換基礎試験装置の製作と試運転結果-

大道 正雄; 川崎 弘嗣; 遠藤 康志*; 仲井 悟

JNC-TN9410 2002-004, 100 Pages, 2002/03

JNC-TN9410-2002-004.pdf:3.93MB

将来国内において、高速炉プラントの廃炉あるいはナトリウム試験施設の解体等に伴う大量の放射性ナトリウム処理に備え、安全で効率的、かつ経済的に処理するための技術開発を実施している。海外で実機レベルでの大量ナトリウム処理の実績がある苛性ソーダ処理法を採用し、これを国内で適用する上での基礎的な処理方法の確立を目指し、研究開発を開始した。 そこで、ナトリウムと苛性ソーダとの基礎的な反応特性の把握とその転換処理システムの最適仕様決定を目的とした「ナトリウム転換基礎試験装置(Sodium Conversion Test Apparatus:SCOT)」を設計・製作した。本装置のシステム機能を確認し、少量の反応試験を実施した結果、以下の知見と課題を得た。 (1)本試験装置のもつ各設備の機能試験においては、各機能及び制御性について、設計性能を十分満足した。 (2)苛性ソーダ濃度計の校正試験では、超音波音速値と苛性ソーダ濃度、温度との相関データを、従来より拡張された条件範囲で取得し、重回帰分析により校正曲線を得た。 (3)ナトリウムを苛性ソーダに微量注入する反応試験においては、反応現象あるいはプロセス挙動等に安全上の問題は認められなかった。しかし、本試運転では、ノイズ影響によるナトリウム流量計指示の変動、スプレーノズル部の閉塞、苛性ソーダ循環ラインへのアトマイジングガス巻き込み等、いくつかの問題が生じた。今後、抽出されたいくつかの課題について、装置改造及び運転要領の両面から対策する。

論文

Glorious achievement of a quarter century operation and a promising project named MK-III in JOYO

前田 幸基; 青山 卓史; 大戸 敏弘; 仲井 悟; 鈴木 惣十

ASME Annual Meeting, 96 Pages, 2002/00

ANS Winter meetingのナトリウム冷却高速炉の運転試験に関するセッションにおいて、初臨界以来25年間に渡り蓄積してきた常陽の運転試験や照射試験実績を報告するとともに、現在進めているMK-III計画の紹介を行う。

報告書

ナトリウム洗浄技術開発 - 溶融NaK洗浄基礎実験 -

平川 康; 山本 晋平*; 山本 晋平; 仲井 悟

JNC-TN9400 2001-079, 43 Pages, 2001/03

JNC-TN9400-2001-079.pdf:2.06MB

本実験では、効率的なナトリウム洗浄条件を探索するために、ベッセル等の容器下部に残存するナトリウムを溶融状態にて蒸気洗浄を行う場合の基礎データとなる反応進展速度データを取得する目的でコールド試験を行った。実験では溶融ナトリウムを模擬するために、常温で液体であるナトリウム-カリウム共晶合金(NaK)を用いた。実験結果は以下のように要約される。(1)低音・低湿度(8$$sim$$12$$^{circ}C$$,8$$sim$$11g/m3)の湿り窒素ガスによる液相NaKの反応速度は固相Naの2倍程度速く、反応速度に対するNa相状態の影響は無視できない。(2)比較的高温・高湿度の湿り窒素ガス環境下(30$$sim$$33$$^{circ}C$$,23$$sim$$31g/m3)における反応進行性は、低音・低湿度条件(8$$sim$$12$$^{circ}C$$,8$$sim$$11g/m3)の場合より3倍速く、洗浄速度に与える温度や湿度の影響は大きい。(3)湿り炭酸ガスを用いてのNaKの炭酸化合物への転換は、表面近傍部のみで反応が終了し、NaK内部まで転換することは困難である。

報告書

高信頼性2重管蒸気発生器の開発 - DNB試験データ集 -

木曽原 直之; 仲井 悟; 佐藤 博之; 谷田部 敏男

JNC-TN9450 2001-004, 136 Pages, 2001/01

JNC-TN9450-2001-004.pdf:3.28MB

本報告書は1MWt小型2重管型蒸気発生器試験装置(2重管SG小型モデル)で実施されたDNB(Departure from Nucleate Boiling)試験のデータ集である。生データとしてはDNB点およびその上下のナトリウム温度と外管内部温度を記載した。 さらに、今後のDNB温度振動特性評価に用いることができるように、温度振動生データからノイズ除去を行い、逆熱伝導解析により算出した内管内壁温度振動も記載した。また、伝熱管水側流量などの試験パラメータがDNB領域長さへ及ぼす影響についての観点からの整理も行った。試験データはすべて小型蒸気発生器試験施設に設置されたデータ収録装置を用いて記録した。本データ集の内容は以下のとおりである。 (1)試験装置、試験方法および試験条件(2)DNB領域長さ(3)DNB温度振動生データ(ナトリウム温度と外管内部温度)(4)DNB温度振動スペクトル解析(5)た内管内壁温度振動生データ(逆熱伝導解析による計算値)

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