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論文

New precise measurement of muonium hyperfine structure interval at J-PARC

上野 恭裕*; 青木 正治*; 深尾 祥紀*; 東 芳隆*; 樋口 嵩*; 飯沼 裕美*; 池戸 豊*; 石田 啓一*; 伊藤 孝; 岩崎 雅彦*; et al.

Hyperfine Interactions, 238(1), p.14_1 - 14_6, 2017/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:17.79

MuSEUM is an international collaboration aiming at a new precise measurement of the muonium hyperfine structure at J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex). Utilizing its intense pulsed muon beam, we expect a ten-fold improvement for both measurements at high magnetic field and zero magnetic field. We have developed a sophisticated monitoring system, including a beam profile monitor to measure the 3D distribution of muonium atoms to suppress the systematic uncertainty.

論文

New muonium HFS measurements at J-PARC/MUSE

Strasser, P.*; 青木 正治*; 深尾 祥紀*; 東 芳隆*; 樋口 嵩*; 飯沼 裕美*; 池戸 豊*; 石田 啓一*; 伊藤 孝; 岩崎 雅彦*; et al.

Hyperfine Interactions, 237(1), p.124_1 - 124_9, 2016/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:10.17

At the Muon Science Facility (MUSE) of J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex), the MuSEUM collaboration is planning new measurements of the ground state hyperfine structure (HFS) of muonium both at zero field and at high magnetic field. The previous measurements were performed both at LAMPF (Los Alamos Meson Physics Facility) with experimental uncertainties mostly dominated by statistical errors. The new high intensity muon beam that will soon be available at MUSE H-Line will provide an opportunity to improve the precision of these measurements by one order of magnitude. An overview of the different aspects of these new muonium HFS measurements, the current status of the preparation, and the results of a first commissioning test experiment at zero field are presented.

論文

Space radiation dosimetry to evaluate the effect of polyethylene shielding in the Russian segment of the International Space Station

永松 愛子*; Casolino, M.*; Larsson, O.*; 伊藤 毅*; 安田 仲宏*; 北城 圭一*; 島田 健*; 武田 和雄*; 津田 修一; 佐藤 達彦

Physics Procedia, 80, p.25 - 35, 2015/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:13.15

宇宙航空研究開発機構(JAXA)では国際宇宙ステーション(ISS)のロシアセグメントにおいて、個人線量計の遮へい材料の影響について検討するALTCRISS計画を進めている。JAXAの受動積算型宇宙放射線計測システム(PADLES)は、固体飛跡検出器CR-39とTLD線量計から構成される。ALTCRISS計画において、個人被ばく線量を正確に測定することを目的として固体飛跡検出器の材料であるCR-39と、旧日本原子力研究所で開発された人体軟組織等価材料(NAN-JAERI)をPADLESに装着した。PADLESをポリエチレン材に装着している、また装着していない条件で得た線量値について、2つの組織等価材(CR-39、NAN-JAERI)を装着した条件での線量値と比較した。今回は、ISSのALTCRISS計画で、2005年から2007年の間に実施したフェーズ1からフェーズ4における測定結果について報告する。

論文

Evaluation of gas entrainment flow rate using numerical simulation with interface-tracking method

伊藤 啓; 大野 修司; 小泉 安郎*; 河村 拓己*

Proceedings of 10th International Topical Meeting on Nuclear Thermal Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-10) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2014/12

The gas entrainment (GE) due to free surface vortex is one of important issues in the safety study on sodium-cooled fast reactors. In this paper, the authors perform numerical simulations of a simple GE experiment. To simulate interfacial deformations accurately, a high-precision interface-tracking method is employed. Two kinds of fluids, i.e. water and silicone oil, are considered as the working fluid in the simulations and the flow rate is changed over a wide range as the simulation parameter for both fluids. As a result of the numerical simulations, the evaluated values of the entrained gas flow rates shows good agreements with the experimental data. In addition, both the simulation results and experimental data provide the entrained gas flow rate in proportional to the average velocity at the cylindrical tank outlet.

報告書

Study on numerical simulation of bubble and dissolved gas behavior in liquid metal flow

伊藤 啓; 田中 正暁; 大野 修司; 大島 宏之

JAEA-Research 2014-023, 34 Pages, 2014/11

JAEA-Research-2014-023.pdf:4.48MB

ナトリウム冷却高速炉の1次冷却系には、気泡もしくは溶存ガスの形態で不活性ガスが存在する。不活性ガスは、炉心反応度擾乱やIHX伝熱性能低下を引き起こす可能性があるため、高速炉の安定運転のためには不活性ガス挙動を調査する必要がある。しかし、不透明な液体金属中の不活性ガス挙動を実験的に調べることは困難であるため、著者らは、炉内における気泡・溶存ガス濃度分布を計算できるプラント挙動解析コードSYRENAを開発している。本研究では、SYRENAコード内で用いているモデルの高度化を行って解析精度の向上を図るとともに、様々な液体金属流れ場中の気泡挙動を解析するために必要となる新たなモデルの開発を行う。開発したモデルの検証としてナトリウム冷却大型高速炉の解析を行い、炉内の複雑な気泡挙動が計算できることを確認する。

論文

Numerical study on inert gas behavior in fast reactor primary coolant system; Inert gas accumulation at HPP and consideration of gas elimination system

高田 孝*; 小中 祐至*; 山口 彰*; 伊藤 啓; 大野 修司; 大島 宏之

Proceedings of 9th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-9) (CD-ROM), 7 Pages, 2014/11

本研究では、高速炉炉心のエントランスノズル部における不活性ガス気泡挙動を理論および数値解析によって評価する。まず、FLUENTコードを用いて3次元流動場の計算を行い、低濃度気泡流に対して適用できるOne-way気泡追跡法による3次元気泡追跡解析を行った。その結果に基づいて、ナトリウム冷却高速炉の高圧プレナム部における気泡蓄積挙動を定量的に評価できるモデルを開発し、フローネットワークコードSYRENAによって評価を行った。さらに、気泡除去(ガス抜き)装置について検討を行うため、様々な対策構造の効果について定量的な評価を行った。

論文

A High-precision calculation method for interface normal and curvature on an unstructured grid

伊藤 啓; 功刀 資彰*; 大野 修司; 上出 英樹; 大島 宏之

Journal of Computational Physics, 273, p.38 - 53, 2014/09

 被引用回数:8 パーセンタイル:34.61(Computer Science, Interdisciplinary Applications)

In the volume-of-fluid algorithm, the calculations of the interface normal and curvature are crucially important for accurately simulating interfacial flows. In this paper, the authors develop a height function method that works appropriately on an unstructured grid. In the process, the definition of the height function is discussed, and the high-precision calculation method of the interface normal is developed to meet the necessary condition for a second-order method. The curvature calculation method is also discussed and the approximated quadric curve of an interface is employed to calculate the curvature. Following a basic verification, the developed height function method is shown to successfully provide superior calculation accuracy and highly reduced computational cost compared with conventional calculation methods in terms of the interface normal and curvature.

論文

Effect of physical properties on gas entrainment rate from free surface by vortex, 2

小泉 安郎*; 大手 直介*; 上出 英樹; 大野 修司; 伊藤 啓

Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 7 Pages, 2014/07

A sodium-cooled fast breeder reactor is now at the developing stage in Japan. One concern for safety is cover gas entrainment into the sodium coolant. The gas entrainment rate into liquid by the vortex formed on the free surface was examined experimentally. Four kinds of test fluid were used; water at 25$$^{circ}$$C, water at 60 $$^{circ}$$C, 20 cSt silicone oil and kerosene. The gas entrainment rate into liquid was measured. The relation between gas entrainment rate and liquid velocity was mainly affected by the viscosity of liquid. As viscosity became large, higher exit velocity was required to get the same gas entrainment rate. No systematic trend by the surface tension was noticed in the gas entrainment rate. A flow state at the outlet piping has significant effect on the gas entrainment rate. The dimension of the outlet piping may become important to consider the gas entrainment rate in the vortex type region.

論文

Residual strains in ITER conductors by neutron diffraction

Harjo, S.; 辺見 努; 阿部 淳; Gong, W.; 布谷 嘉彦; 相澤 一也; 伊藤 崇芳*; 小泉 徳潔; 町屋 修太郎*; 長村 光造*

Materials Science Forum, 777, p.84 - 91, 2014/02

Measurements of internal strains in the superconducting phase in two cable-in-conduit conductors (CICC) for ITER were performed using an engineering materials diffractometer TAKUMI of J-PARC. From strain measurements in a CICC for the toroidal field magnet after a performance test of cyclic current, in 100 mm long cut bars, a peak broadening and a large relaxation on residual thermal strain were observed in Nb$$_{3}$$Sn phase at a portion received a high magnetic field (high field zone). Internal strain measurements were also conducted in a CICC for the central solenoidal magnets after the similar performance test, in the full-size shape as used in the performance test (3.6 m long) and in 100 mm long cut bars. From results of the measurements the performances degradations of the ITER conductors were clarified.

報告書

超伝導転移端マイクロカロリメータによる燃料デブリの核種分析に係る研究; 高分解能測定実験及びシミュレーション計算(共同研究)

高崎 浩司; 安宗 貴志; 大西 貴士; 中村 圭佑; 石見 明洋; 伊藤 主税; 逢坂 正彦; 大野 雅史*; 畠山 修一*; 高橋 浩之*; et al.

JAEA-Research 2013-043, 33 Pages, 2014/01

JAEA-Research-2013-043.pdf:13.81MB

福島第一原子力発電所の事故において、炉内燃料は部分的又は全体的に溶融していると見られており、燃料集合体を1単位とする通常の計量管理手法の適用は困難と考えられている。このため、廃炉措置において炉内燃料の取出から貯蔵を行うまでの透明性を確保し、かつ合理的に計量管理を実施できる手法を構築する必要がある。本研究開発では、計量管理のための燃料定量の技術の1つとして、従来のゲルマニウム半導体検出器に比べ優れたエネルギー分解能を有する超伝導転移端(TES)マイクロカロリーメーターを適用した燃料デブリ中の核燃料物質及び核分裂生成等の分析手法の適用を検討する。高分解能分析での特性を活用し、燃料デブリ中の核燃料物質及び核分裂生成物のスペクトルに係る詳細な情報が期待できる。本報告書では、TES検出器の原理、日本原子力研究開発機構での測定試験の状況、シミュレーション計算コードEGS5による実験データの解析及び燃料デブリの収納キャニスタの高分解能測定のシミュレーション計算について報告する。

論文

低濃度気泡流解析コードの開発

伊藤 啓; 高田 孝*; 大野 修司; 粉川 広行; 上出 英樹; 今井 康友*; 河村 拓己*

日本機械学会論文集,B, 79(808), p.2630 - 2634, 2013/12

ナトリウム冷却高速炉の1次冷却系統内には、微小気泡・溶存ガスの形態で不活性ガスが存在している。また、J-PARCの水銀ターゲットループ内には、キャビテーション抑制用のマイクロバブルが存在している。これらの気泡挙動について評価するため、著者らは低濃度気泡流解析コードVIBULの整備を進めている。本研究では、気泡キャリーアンダー等の新たなモデルを構築・導入し、水銀ターゲットループを対象とした解析を行う。

報告書

液体金属流れ中の気泡・溶存ガス挙動解析コードの開発

伊藤 啓; 大野 修司; 上出 英樹; 粉川 広行; 二川 正敏; 河村 拓己*; 今井 康友*

JAEA-Research 2013-008, 117 Pages, 2013/10

JAEA-Research-2013-008.pdf:6.55MB

ナトリウム冷却大型高速炉では、1次冷却系統内に存在する気泡・溶存ガスによる炉心反応度擾乱や熱交換器性能低下などが懸念されており、冷却系統内における気泡・溶存ガス挙動を把握することは、高速炉の安定運転を担保するうえで重要である。また、J-PARCの水銀ターゲットシステムにおいては、キャビテーションによる構造材壊食を抑制するために微小気泡を注入しているが、熱交換器におけるガス蓄積を防止するため、微小気泡の挙動を評価することが課題となっている。原子力機構では、液体金属流れ(主として高速炉1次冷却材流れ)中の気泡・溶存ガス挙動を評価するため、フローネットワーク型の解析コードVIBULの整備を進めており、本研究では、解析精度向上を目的としたVIBULコードの改良と、水銀ターゲットシステムに適用するために必要なモデルの開発を行った。

報告書

渦モデルによるガス巻込み・液中渦評価手法の研究; 実規模試験に対するガス巻込み評価手法の適用性検討および液中渦評価手法の基礎的検討

伊藤 啓; 江連 俊樹; 大野 修司; 上出 英樹; 中峯 由彰*; 今井 康友*

JAEA-Research 2013-007, 75 Pages, 2013/10

JAEA-Research-2013-007.pdf:5.21MB

日本原子力研究開発機構(JAEA)では、ナトリウム冷却大型高速炉(JSFR)の安全設計クライテリア構築の一環として、原子炉容器内上部プレナム部におけるさまざまな熱流動現象の評価を行っている。自由液面におけるカバーガス巻込み及びホットレグ配管入口部における液中渦キャビテーションは重要な評価対象であり、前者は1次冷却系統内への気泡混入によって炉心出力擾乱やIHX除熱性能劣化など高速炉の安定運転に影響を及ぼす可能性があるため、後者は構造物(配管)健全性確保の観点から、その発生を抑制することが重要である。どちらの現象も、強い旋回渦の発生による渦中心での圧力低下に伴って発生するため、現象評価のためには渦挙動を正確に模擬できる手法が必須である。そこで、JAEAでは、数値解析と渦モデルを用いたガス巻込み評価手法の構築を進めている。本研究では、実規模ガス巻込み現象への適用性確認を目的として、1/1.8縮尺試験を対象とした評価を行う。また、液中渦に対する圧力降下量や代表圧力等の評価を行うため、ガス巻込み発生評価手法を拡張することで液中渦評価手法を開発し、液中渦基礎試験を対象とした検証を行う。

論文

Effect of physical properties on gas entrainment rate from free surface by vortex

大手 直介*; 小泉 安郎*; 上出 英樹; 大野 修司; 伊藤 啓

Proceedings of 21st International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-21) (DVD-ROM), 7 Pages, 2013/07

研究開発段階にあるナトリウム冷却高速炉では、1次冷却材中へのカバーガス巻込みが1つの重要な評価課題となっている。著者らは、円筒容器内に形成した自由液面渦に伴う液面くぼみによってガス巻込みを発生させ、高速度カメラを用いて巻込み量の可視化計測を行っている。本研究では、流体物性が巻込み量に与える影響を評価するため、従来研究で用いた水に加え、ケロシンとシリコンオイルを用いた実験を行った結果について報告する。

論文

非定常液中渦キャビテーションモデルの検討

伊藤 啓; 江連 俊樹; 大野 修司; 上出 英樹

日本機械学会論文集,B, 79(801), p.838 - 847, 2013/05

ナトリウム冷却大型高速炉(JSFR)の研究において、液中渦キャビテーションの抑制は1つの重要な課題である。本論文では、非定常液中渦キャビテーション現象の理論モデルを提案する。本モデルでは、強い液中渦によるキャビテーション挙動は、軸対称非定常Navier-Stoker方程式に基づいて記述する。また、キャビテーション半径は、渦中心の圧力と蒸気圧を比較することで決定する。基礎的なモデル検証として、渦の成長とキャビテーション発生について計算を行い、適切な計算結果が得られることを確認する。

論文

Evaluation model of bubble-type gas entrainment

伊藤 啓; 江連 俊樹; 大野 修司; 上出 英樹

Proceedings of 15th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-15) (USB Flash Drive), 11 Pages, 2013/05

自由表面渦によるガス巻込み現象は、ナトリウム冷却高速炉の研究において重要な課題の1つである。本研究では、気泡巻込みタイプのガス巻込み現象に対して、過去のさまざまな実験結果を統一的に評価できるモデルを提案する。本評価モデルは、ガスコア先端における力学的釣合い条件式と、自由表面渦の特性半径に対する臨界ガスコア長さの比を表す式から成る。モデルの検証として、Baum実験等を対象とした評価を行い、実験結果と整合する評価結果(ガス巻込み発生条件)が得られることを確認する。

論文

Development of small specimen test techniques for the IFMIF test cell

若井 栄一; Kim, B. J.; 野澤 貴史; 菊地 孝行; 平野 美智子*; 木村 晃彦*; 笠田 竜太*; 横峯 健彦*; 吉田 崇英*; 野上 修平*; et al.

Proceedings of 24th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2012) (CD-ROM), 6 Pages, 2013/03

Recent progress of small specimen test technique and the engineering design and engineering validation tests of high flux test module (HFTM) for the IFMIF test cell is mainly summarized and evaluated in the IFMIF/EVEDA (Engineering validation and engineering design activities) projects under Broader Approach Agreement between EURATOM and Japan. Effects of specimen size on mechanical properties such as impact properties and ductile-to-brittle transition temperature are known to occur in ferritic/martensitic steels, and some parts of them have been prepared in the guideline and standard of mechanical tests by ASTM-international and ISO. However, our research of ferritic/martensitic steel F82H showed that it did not match with our data, i.e., master curve method for fracture in ductile-to-brittle transition behaviour of F82H steel. Accordingly, we need to modify and develop these standards for the tests including small size specimens of fusion materials in IFMIF. Also, some designs were prepared in the design of HFTM.

論文

Modeling of free surface vortex with realistic downward velocity distribution

伊藤 啓; 江連 俊樹; 大野 修司; 上出 英樹

Proceedings of 8th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-8) (USB Flash Drive), 5 Pages, 2012/12

ナトリウム冷却高速炉において、自由液面渦はガス巻込みを生じさせる要因の1つと考えられている。本研究では、現実的な下降流速分布を有する自由液面渦モデルの提案を行う。本モデルは、軸対称Navier-Stokes方程式に基づいて構築されるが、従来のBurgersモデルなどと異なり、下降流速の分布が考慮されている。モデルの検証として、円筒容器内準定常渦の評価を行ったところ、構築したモデルは実験結果と良い一致を示した。また、Burgersモデルに基づく従来の評価手法でも、下降流速勾配を適切に評価できれば本モデルに近い結果が得られることがわかった。

論文

液中渦キャビテーションの数値解析モデルに関する検討

伊藤 啓; 江連 俊樹; 大野 修司; 上出 英樹

キャビテーションに関するシンポジウム(第16回)講演論文集(USB Flash Drive), 6 Pages, 2012/11

ナトリウム冷却高速炉の安全設計クライテリア構築において、液中渦キャビテーションの防止が重要な課題の1つである。著者らは、液中渦キャビテーションの発生条件を正確に予測できる高精度気液二相流素謡解析手法の開発を行っており、その一環として、本研究では、軸対称非定常Navier-Stokes(N-S)方程式に基づく液中渦キャビテーションモデルの構築を行う。本モデルは、N-S方程式の近似解に基づいて渦流れの速度場・圧力場を計算し、さらに界面での力学的境界条件に基づいてキャビテーション半径を決定する。モデルの基礎的検証を行うことにより、キャビテーション発生の有無による周方向速度分布の変化について明らかにし、また、表面張力の影響について検討を行う。

論文

Gas entrainment rate from free surface by vortex

小泉 安郎*; 大手 直介*; 上出 英樹; 大野 修司; 伊藤 啓

Proceedings of 6th Japanese-European Two-Phase Flow Group Meeting (USB Flash Drive), 6 Pages, 2012/09

本研究では、自由表面渦によるガス巻込み流量を実験的に計測した。試験流体は、水, 20cStのシリコンオイル,ケロシンである。流量が小さい場合、くぼみ渦先端から小さな気泡が離脱するガス巻込みが観察され、ガス巻込み流量は小さいが、流量の増加とともにガス巻込み形態が変化し、ガス巻込み流量が急増した。液位が小さい場合、後者のガス巻込み形態のみが観察され、液位の増加とともに前者の形態が観察されるようになった。粘性係数や表面張力といった流体物性がガス巻込み現象に与える影響について調査し、また、ガス巻込み開始点についてKelvin-Helmholtz不安定性によるモデル化の検討を行った。

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