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論文

Neutron transmission spectrum of liquid lead bismuth eutectic

大場 洋次郎; 伊藤 大介*; 齊藤 泰司*; 小野寺 陽平*; Parker, J. D.*; 篠原 武尚; 及川 健一

Materials Research Proceedings, Vol.15, p.160 - 164, 2020/02

溶融鉛ビスマス(LBE)は加速器駆動システム(ADS)や高速炉等の冷却材として研究が進められている。近年、エネルギー分析型中性子イメージングが、配管内におけるLBEの解析に有効であることが報告された。しかしながら、従来の手法は、固相のブラッグ回折によって生じる透過率の減少であるブラッグエッジの解析にとどまっており、液相の解析は行われていなかった。液相の散乱によっても透過率の減少が生じるはずであり、この成分を観測して解析できれば、熱流動の主役である液相の情報を得て、これをマッピングすることができるようになる。そこで、溶融状態のLBEのエネルギー分析型中性子イメージング測定を行った。その結果、振動等を含む特徴的な透過率スペクトルを観測した。この特徴は、溶融LBEの散乱プロファイルから計算した透過率スペクトルと一致していることから、透過率スペクトルに液相の散乱が反映されていることが明らかになった。

論文

Study on evaluation method for entrained gas flow rate by free surface vortex

伊藤 啓*; 伊藤 大介*; 齊藤 泰司*; 江連 俊樹; 松下 健太郎; 田中 正暁; 今井 康友*

Proceedings of 18th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-18) (USB Flash Drive), p.6632 - 6642, 2019/08

本論文では、自由表面渦によるガス巻込み流量を評価するための力学モデルを提案する。本モデルは、ガスコアの非定常伸長に関する理論式とガスコアからの気泡離脱に係る臨界ガスコア長の実験式を含む。ガス巻込み流量は、単位時間当たりの臨界ガスコア長を超えた伸長分として、前述の2式に基づいて計算される。このモデルを単純な水試験体系に適用し、ガス巻込み流量を計算した結果、自由表面渦の強さを決定する作動流体(水)の流量がある閾値を超えると、ガス巻込み流量が急激に増加することを確認した。

論文

Two-phase flow structure in a particle bed packed in a confined channel

伊藤 大介*; 栗崎 達也*; 伊藤 啓*; 齊藤 泰司*; 今泉 悠也; 松場 賢一; 神山 健司

Proceedings of 18th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-18) (USB Flash Drive), p.6430 - 6439, 2019/08

ナトリウム冷却高速炉の炉心崩壊事故において、炉心に形成された燃料デブリの冷却は、燃料の炉容器内保持を達成する上での一つの重要な要素である。「インプレース冷却」と呼ばれるその冷却の性能を明らかにするためには、デブリベッドでの気液二相流の特性をよく把握することが必要である。ここで、デブリベッドは炉心の狭小流路中に形成され得るため、壁効果の影響を無視することができない。そのため、本研究では、粒子充填層で模擬したデブリベッド中の二相流への壁効果の影響を明らかにすることを目的とした。圧力損失を測定し従前のモデルによる結果と比較し、空隙率分布やボイド率分布をX線ラジオグラフィーで測定した。そして、圧力損失の評価モデルを修正し、それらのモデルの適用性について調査した。

論文

Effect of porosity distribution on two-phase pressure drop in a packed bed

栗崎 達也*; 伊藤 大介*; 伊藤 啓*; 齊藤 泰司*; 今泉 悠也; 松場 賢一; 神山 健司

Proceedings of 11th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-11) (Internet), 3 Pages, 2018/11

ナトリウム冷却高速炉のシビアアクシデント時の炉心部での燃料デブリの冷却(インプレース冷却)における冷却性を評価するにあたっては、デブリベッド内の気液二相流の圧力損失の評価が重要な要素の一つである。その予測式としてはLipinskiモデルが提案されているものの、空隙率の空間分布が均一でない場合には予測精度が低下すると考えられる。そのため、空隙率分布が均一でない充填層での気液二相流の圧力損失を測定する実験を行い、流路断面を分割することにより圧力損失を評価するようLipinskiモデルを修正した。その結果、修正Lipinskiモデルは元のLipinskiモデルよりも良好に実験値を予測することを確認した。

論文

Estimation of porosity and void fraction profiles in a packed bed of spheres using X-ray radiography

伊藤 大介*; 伊藤 啓*; 齊藤 泰司*; 青柳 光裕; 松場 賢一; 神山 健司

Nuclear Engineering and Design, 334, p.90 - 95, 2018/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:55.45(Nuclear Science & Technology)

多孔質媒体を通過する二相流を理解することは、軽水炉のみならずナトリウム冷却高速炉を対象としたシビアアクシデント解析コードを開発する上でも必要なことである。ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時には溶融燃料と冷却材が相互作用した結果として、多孔質状のデブリベッド内で気液二相流が形成されると考えられる。このような多孔質媒体中における二相流場の特性を明らかにするためには、局所的な空隙率とその分布を把握することが重要である。本研究では、X線ラジオグラフィを用いて球体充填層内における局所空隙率を測定するとともに、その径方向分布を評価し、従来の空隙率モデルと比較した。さらに、球体充填層内を通過する空気と水の二相流におけるボイド率の径方向分布を得た。

論文

Two-phase flow measurements in a simulated debris bed

伊藤 大介*; Rivera, M. N.*; 齊藤 泰司*; 青柳 光裕; 神山 健司; 鈴木 徹*

Proceedings of 17th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-17) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2017/09

Two-phase flow through porous media must be well understood to develop a severe accident analysis code not only for light water reactor (LWR) but also sodium-cooled fast reactor (SFR). When a core disruptive accident occurs in SFR, the fuel inside the core become melted and interacts with the coolant. As a result, gas-liquid two-phase flow will be formed in the debris bed, which may have porous nature depending on the cooling process. Thus, as first step, the present work focuses on the characteristics of pressure drop in two-phase flows in different porous media conditions (porous size, liquid and gas flow velocity). To construct an experimental database, the measured pressure drop under different conditions was compared with existing correlations. In addition, X-ray radiography, which is very helpful to understand the two-phase structure inside the porous media, was applied to measure porosity and void fraction distribution in the packed bed of spheres.

論文

Measurements of two-phase pressure drop in a simulated debris bed

Nava, M.*; 伊藤 大介*; 齊藤 泰司*; 青柳 光裕; 神山 健司; 鈴木 徹*

Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 5 Pages, 2017/07

Two-phase flow through porous media should be well understood to develop a severe accident analysis code not only for light water reactor but also sodium cooled fast reactor (SFR). When a core disruptive accident occurs in SFR, the fuel inside the core become melted and interacts with the coolant. As a result, gas-liquid two-phase flow will be formed in the debris bed, which may have porous nature depending on the cooling process. Thus, as first step, the present work focuses on the characteristics of pressure drop in single and two-phase flows in different porous media conditions (porous size, liquid and gas flow velocity). In addition, in order to construct an experimental database, the measured pressure drop under different conditions was compared with existing correlations.

論文

Characteristics of pressure drop and void fraction in a simulated debris bed

伊藤 大介*; Nava, M.*; 齊藤 泰司*; 青柳 光裕; 神山 健司; 鈴木 徹*

Proceedings of 2017 Japan-US Seminar on Two-Phase Flow Dynamics (JUS 2017), 4 Pages, 2017/06

Two-phase flow through porous media should be well understood to develop a severe accident analysis code not only for light water reactor but also sodium-cooled fast reactor (SFR). When a core disruptive accident occurs in SFR, the fuel inside the core become melted and interacts with the coolant. As a result, gas-liquid two-phase flow will be formed in the debris bed, which may have porous nature depending on the cooling process. Thus, as first step, the present work focuses on the characteristics of pressure drop in two-phase flows in different porous media conditions (porous size, liquid and gas flow velocity). In addition, to construct an experimental database, the measured pressure drop under different conditions was compared with existing correlations.

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:5 パーセンタイル:7.43

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

Deep microbial life in high-quality granitic groundwater from geochemically and geographically distinct underground boreholes

伊能 康平*; 今野 祐多*; 幸塚 麻里子*; 廣田 明成*; 東郷 洋子*; 福田 朱里*; 小松 大介*; 角皆 潤*; 田辺 章文*; 山本 智*; et al.

Environmental Microbiology Reports (Internet), 8(2), p.285 - 294, 2016/04

 被引用回数:14 パーセンタイル:33.34(Environmental Sciences)

瑞浪超深地層研究所の深度300mの花崗岩中の地下水を対象として、ボーリング孔を利用した微生物特性の調査を行った。ボーリング孔から得られた地下水は、当初、好気性の水素酸化に関わるHydrogenophaga spp.が優勢種であったが、3年後にはNitrospirae門の微生物が優勢種となった。後者の微生物種は系統学的に深部地下水や陸域の温泉水において観察される種であり、この地域の土着の微生物種と考えられた。

論文

Generation of spin currents by surface plasmon resonance

内田 健一*; 安立 裕人; 菊池 大介*; 伊藤 俊*; Qiu, Z.*; 前川 禎通; 齊藤 英治

Nature Communications (Internet), 6, p.5910_1 - 5910_8, 2015/01

 被引用回数:36 パーセンタイル:13.08(Multidisciplinary Sciences)

Surface plasmons, free-electron collective oscillations in metallic nanostructures, provide abundant routes to manipulate light; electron interactions that can localize light energy and alter electromagnetic field distributions at subwavelength scales. The research field of plasmonics thus integrates nano-photonics with electronics. In contrast, electronics is also entering a new era of spintronics, where spin currents play a central role in driving devices. However, plasmonics and spin-current physics have so far been developed independently. Here we report the generation of spin currents by surface plasmon resonance. Using Au nanoparticles embedded in Pt/BiY$$_{2}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ bilayer films, we show that, when the Au nanoparticles fulfill the surface-plasmon-resonance conditions, spin currents are generated across the Pt/BiY$$_{2}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ interface.

論文

Biogeochemical signals from deep microbial life in terrestrial crust

鈴木 庸平*; 今野 祐多*; 福田 朱里*; 小松 大介*; 廣田 明成*; 渡邊 勝明*; 東郷 洋子*; 森川 徳敏*; 萩原 大樹; 青才 大介*; et al.

PLOS ONE (Internet), 9(12), p.e113063_1 - e113063_20, 2014/12

 被引用回数:7 パーセンタイル:66.77(Multidisciplinary Sciences)

土岐花崗岩が対象として掘削された深層ボーリング孔において、深部地下水中の微生物特性の調査を行った。その結果、低硫酸濃度環境下において、微生物的硫酸還元に伴う硫黄同位体分別が認められた。また、硫黄同位体分別の大きな同位体比および炭素同位体比は、メタン生成菌の活性が低いことを示唆した。これらの特徴は、低栄養環境である深部火成岩中の微生物生態系の特徴と考えられた。

口頭

シュベルトマナイト吸着材と高勾配磁気分離によるウラン汚染水浄化の研究

加藤 聡*; 三浦 大介*; 伊藤 大佐*; 高橋 義明; 和田 幸男

no journal, , 

これまで、硫酸還元菌由来の磁性硫化鉄と高勾配磁気分離(HGMS)による放射性重金属汚染水の浄化の研究を行ってきた。今回は、磁性硫化鉄に替わる新吸着剤として鉄酸化水酸化硫酸塩のシュベルトマナイト(Fe$$_{8}$$O$$_{8}$$(OH)$$_{6}$$(SO$$_{4}$$))を用い、ウランに対する吸着・磁気分離特性を調べた。その結果、分離・除去効率が約99%と高い結果を得たので報告する。

口頭

産業技術総合研究所との共同研究; 地球化学環境変動要因としての地下微生物の影響評価手法の技術開発と高度化

福田 朱里; 水野 崇; 青才 大介; 萩原 大樹; 山本 祐平; 新宮 信也; 伊藤 一誠*; 鈴木 庸平*; 幸塚 麻理子*; 今野 祐多*

no journal, , 

地層処分の安全評価に必要な深部化学環境とその形成プロセス及び長期的変遷の調査技術開発のため、原位置における微生物学的特性を明らかにし、化学環境形成や擾乱からの回復過程における微生物の役割を評価することを目的とし、地球化学分析,微生物群集構造解析,微生物代謝活性の評価を行った。これまでの研究により、土岐花崗岩から採取した地下水中の微生物の活性は低いことがわかっており、より短期で高感度な代謝活性測定方法の開発及び深度に伴う微生物学的特性の変化の解析を重点的に行った。地球化学分析の結果、酸素,硝酸・亜硝酸イオンは全深度で検出限界未満だったため、硫酸イオン以外の主な電子受容体は乏しいと推測された。微生物群集構造解析から深度に伴う優占微生物種の遷移がみられた。微生物代謝活性の評価により、花崗岩とそれを被覆している堆積岩の境界近傍の深度99mの微生物代謝活性が高く、それ以深は深度とともに低くなる傾向がみられた。本研究により、花崗岩深部において原位置の代謝活動は低いが、地下施設建設等による擾乱で酸素や硝酸が供給された場合、微生物による消費が期待されることが示された。

口頭

ナトリウム冷却高速炉における損傷炉心内の冷却材挙動に関する研究,1; 模擬デブリ内気液二相流の可視化計測

伊藤 大介*; Rivera, M.*; 伊藤 啓*; 齊藤 泰司*; 青柳 光裕; 松場 賢一; 神山 健司

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉における炉心損傷事故評価において、炉心残留燃料の冷却特性を正確に評価することが重要である。本研究では、模擬デブリ体系における空気-水系二相流の二相差圧特性やボイド率分布挙動について実験的に調べる。

口頭

Visualization of two-phase flow through a packed bed of spheres in a circular pipe

伊藤 大介*; Rivera, M. N.*; 伊藤 啓*; 齊藤 泰司*; 青柳 光裕; 松場 賢一; 神山 健司

no journal, , 

Two-phase flow through porous media is an important phenomenon to develop a severe accident analysis code for nuclear reactors. When a core disruptive accident occurs in sodium-cooled fast reactor, the fuel inside the core become melted and interacts with the coolant. As a result, gas-liquid two-phase flow will be formed in the debris bed, which may have porous nature depending on the cooling process. Thus, the present work focuses on the two-phase flow structure in different porous media conditions (porous size, liquid and gas flow velocity). In this study, X-ray radiography, which is very helpful to understand the two-phase structure inside the porous media, was applied to measure porosity and void fraction distribution in the packed bed of spheres.

口頭

ナトリウム冷却高速炉における損傷炉心内の冷却材挙動に関する研究,2; 模擬デブリ内ナトリウム沸騰二相流試験の概念検討

青柳 光裕; 松場 賢一; 神山 健司; 伊藤 大介*; 伊藤 啓*; 齊藤 泰司*

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故において、損傷炉心領域に残留する燃料の冷却性は事故の炉容器内終息達成に影響する重要因子の一つである。本報では、研究の全体計画及び加熱した模擬デブリ体系におけるナトリウムを用いた沸騰二相流試験の概念検討等について報告する。

口頭

ナトリウム冷却高速炉における損傷炉心内の冷却材挙動に関する研究,3; 模擬デブリ内における気液二相流圧力損失の計測

栗崎 達也*; 伊藤 大介*; 伊藤 啓*; 齊藤 泰司*; 青柳 光裕; 松場 賢一; 神山 健司

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉における炉心損傷事故評価において、炉心残留燃料の冷却特性を正確に評価することが重要である。本研究では模擬デブリ体系における気液二相流の圧力損失について実験的に調べる。

口頭

ナトリウム冷却高速炉における損傷炉心内の冷却材挙動に関する研究,4; 模擬デブリ内における空隙率分布を考慮した圧力損失評価

栗崎 達也*; 伊藤 大介*; 伊藤 啓*; 齊藤 泰司*; 今泉 悠也; 松場 賢一; 神山 健司

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉のシビアアクシデント時の炉心部での燃料デブリの安定的な冷却(インプレース冷却)を評価する一つの指標として、デブリベッド内の気液二相流圧力損失が挙げられる。その予測式としてはLipinskiモデルが提案されているものの、空隙率の空間分布が均一でない場合には予測精度が低下すると考えられる。そのため、空隙率分布が均一でない充填層での気液二相流に対して、流路断面を分割することにより圧力損失を評価する手法を提案し、その妥当性について実験値との比較検討を行った。

口頭

バスタブ渦のモデル化に関する研究

伊藤 啓; 伊藤 大介*; 齊藤 泰司*; 江連 俊樹; 田中 正暁

no journal, , 

高速炉の安全研究において、自由液面におけるくぼみ渦(バスタブ渦)によって引き起こされるガス巻込み現象の評価が非常に重要である。本研究では、バスタブ渦によるガス巻込み現象に関する理解を深めるため、下降流速分布を考慮した渦モデルについて液面形状の評価精度の検証を行い、下降流速分布の模擬性向上とともに液面形状の評価誤差が減少することを確認した。

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