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論文

第4世代原子炉の開発動向,7; ナトリウム冷却高速炉(SFR)

上出 英樹; 伊藤 隆哉*; 小竹 庄司*

日本原子力学会誌, 60(9), p.562 - 566, 2018/09

ナトリウム冷却高速炉は、ウラン資源の利用率を飛躍的に向上させるとともに、プルトニウム他の長寿命TRU核種を効率的に燃焼させ、使用済み燃料の減容化・潜在的な有害度低減を可能にする優れたポテンシャルを持ち、実証段階へと進みつつある有望な高速炉概念である。ロシアのBN-800が2016年10月より商業運転を開始したことはその実用化に向けて大きな一歩であり、ロシアはこれにより商用段階に入ったとしており、次期炉であるBN-1200ではGIFの掲げる安全性, 経済性目標の達成を目指している。中国では600MWeの実証炉の建設を開始し、インドは原型炉PFBRの運開を目前に控え、これに続き実用炉6基の建設計画を有している。ここでは各国のナトリウム冷却炉の開発の進展を概観するとともに、日本における開発状況と今後の方向性をまとめた。

論文

Development of prototype reactor maintenance, 1; Application to piping system of sodium-cooled reactor prototype

小竹 庄司*; 近澤 佳隆; 高屋 茂; 大高 雅彦; 久保 重信; 荒井 眞伸; 桾木 孝介; 伊藤 隆哉*; 山口 彰*

Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (CD-ROM), 6 Pages, 2017/04

研究開発段階炉の保全の考え方を提案した。ナトリウム冷却炉の場合は材料との共存性がよく基本的に劣化はないが、ナトリウム純度および熱過渡の管理が重要である。運転初期の段階では運転経験の少なさを考慮して代表部位の検査をするが、実績を積むことにより試験間隔を延長していくことが可能であると考えられる。実用炉においてはナトリウムの材料共存性を考慮して、定期的な検査を不要とすることを目指している。

論文

Development of prototype reactor maintenance, 2; Application to piping support of sodium-cooled reactor prototype

荒井 眞伸; 桾木 孝介; 相澤 康介; 近澤 佳隆; 高屋 茂; 久保 重信; 小竹 庄司*; 伊藤 隆哉*; 山口 彰*

Proceedings of 2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP 2017) (CD-ROM), 6 Pages, 2017/04

研究開発段階炉の保全の適用先としてもんじゅの配管支持構造物を検討した。配管支持構造物の寿命はプラント寿命より長いことは試験的に確認されている。初期段階としてアクセス可能な支持構造物について目視検査が考えられるが、高速炉の特徴として配管熱膨張が大きいため、最終的には配管変位監視による支持構造物の健全性監視が可能になると考えられ、その場合は、目視検査は代表部位のみに限定できると考えられる。

論文

JSFR design progress related to development of safety design criteria for generation IV sodium-cooled fast reactors, 1; Overview

上出 英樹; 安藤 将人*; 伊藤 隆哉*

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 7 Pages, 2015/05

原子力機構, 日本原子力発電, 三菱FBRシステムズは、将来の持続可能な基幹電源の候補として、ナトリウム冷却高速増殖炉の実用化概念であるJSFRの設計研究を実施してきている。2011年以降は、東京電力福島第一原子力発電所事故の教訓を踏まえたGIFにおけるナトリウム冷却高速炉の安全設計クライテリア及び安全設計ガイドライン構築の活動に貢献するために、地震・津波等の厳しい外的事象に対する安全対策を取り入れるとともに、より実現性の高いものとするため、より細部の成立性や保守補修性に配慮して、設計概念の具体化を進めた。本報では、75万kWeのJSFR実証施設を対象として、2011年以降の設計進捗を取り入れた設計概念を概括する。

論文

Enhancement of JSFR safety design and criteria for Gen.IV reactor

青砥 紀身; 近澤 佳隆; 大久保 努; 岡田 敬三*; 伊藤 隆哉*

Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles; Safe Technologies and Sustainable Scenarios (FR-13) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2013/03

JSFR開発の現状と東京電力の福島第一原子力発電所事故からの教訓をまとめる。JSFRは次世代炉として期待されている。JSFRの安全設計はシビアアクシデントや受動炉停止系、自然循環崩壊熱除去系を2010年の設計案で既に考慮しているが、福島第一の事故を受けてシビアアクシデント及び外部事象に対する重要性の認識が高まってきた。近年の活動では外部ハザード評価や上記事故の教訓を活かした設計強化があげられる。本書では安全設計方策の世界的な安全設計クライテリアと国際研究開発協力の重要性も示す。

論文

Evaluation of JSFR key technologies

近澤 佳隆; 青砥 紀身; 早船 浩樹; 小竹 庄司; 大野 裕司; 伊藤 隆哉*; 戸田 幹雄*

Nuclear Technology, 179(3), p.360 - 373, 2012/09

 被引用回数:8 パーセンタイル:32.85(Nuclear Science & Technology)

JSFRの革新技術10項目について採否判断を行った結果をまとめた。高燃焼度燃料,安全性向上,コンパクト原子炉構造,冷却系2ループ化,ポンプ組込IHI,高信頼性SG,自然循環崩壊熱除去系,簡素化燃料取扱設備,SCCV,免震建屋の10項目すべてについて採用可能であることを確認した。

論文

JSFR design study and R&D progress in the FaCT project

青砥 紀身; 宇都 成昭; 阪本 善彦; 伊藤 隆哉*; 戸田 幹雄*; 小竹 庄司*

Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles (FR 2009) (CD-ROM), 11 Pages, 2012/00

JSFRの設計研究及び研究開発の進捗を報告する。2050年頃の導入を目指す実用炉は1,500MWeを対象とし、2025年頃の運開を計画している実証炉は500から750MWeを想定して設計研究を進めており、経済性,信頼性及び安全性向上のための革新技術についても研究開発を行っている。厳しい地震条件にも耐え得る原子炉容器のコンパクト化を追求するとともに、高クロム鋼製配管を用いた冷却系2ループ化を実現するため、配管エルボ内の流力特性や配管製作性についても検討している。Na-水反応への対策強化のため直管二重伝熱管SGを開発しており、熱流力設計や機器の試作を行っている。受動的炉停止機構SASSの成立性を実証するため、JSFRへの適用性を評価するための安全解析と「常陽」を用いた実証試験を行っている。また、経済性向上を目指した先進的燃料取扱いシステムの開発も進めている。革新技術のJSFRへの採否について議論しており、2010年度中に採否判断を終了する予定である。

論文

Conceptual design for a large-scale Japan sodium-cooled fast reactor, 1; Feasibility of key technologies

近澤 佳隆; 青砥 紀身; 早船 浩樹; 大野 裕司; 小竹 庄司; 戸田 幹雄*; 伊藤 隆哉*

Proceedings of 2011 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '11) (CD-ROM), p.426 - 435, 2011/05

FaCTフェーズIにおいてナトリウム冷却炉の革新技術採否判断を実施した。ホットベッセル,2ループ,ポンプ組込中間熱交換器,高信頼性SG,自然循環崩壊熱除去系,保守補修性改良について技術的成立性を確認した。FaCTフェーズIIでは採用された技術に基づき実証炉の概念設計に着手する。

論文

Design study and R&D progress on Japan sodium-cooled fast reactor

青砥 紀身; 宇都 成昭; 阪本 善彦; 伊藤 隆哉*; 戸田 幹雄*; 小竹 庄司*

Journal of Nuclear Science and Technology, 48(4), p.463 - 471, 2011/04

JSFRの設計研究及び研究開発の進捗を報告する。2050年頃の導入を目指す実用炉は1,500MWeを対象とし、2025年頃の運開を計画している実証炉は500から750MWeを想定して設計研究を進めており、経済性,信頼性及び安全性向上のための革新技術についても研究開発を行っている。厳しい地震条件にも耐え得る原子炉容器のコンパクト化を追求するとともに、高クロム鋼製配管を用いた冷却系2ループ化を実現するため、配管エルボ内の流力特性や配管製作性についても検討している。Na-水反応への対策強化のため直管二重伝熱管SGを開発しており、熱流力設計や機器の試作を行っている。受動的炉停止機構SASSの成立性を実証するため、JSFRへの適用性を評価するための安全解析と「常陽」を用いた実証試験を行っている。また、経済性向上を目指した先進的燃料取扱いシステムの開発も進めている。革新技術のJSFRへの採否について議論しており、2010年度中に採否判断を終了する予定である。

論文

Conceptual design study toward the demonstration reactor of JSFR

堺 公明; 小竹 庄司; 青砥 紀身; 伊藤 隆哉*; 神島 吉郎*; 大嶋 淳*

Proceedings of 2010 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants (ICAPP '10) (CD-ROM), p.521 - 530, 2010/06

原子力機構は、2050年よりも前の商業炉の導入を目指して、高速増殖炉実用化研究開発(FaCT)プロジェクトを進めている。そのため、2025年頃の実証炉の運転開始を目指し、実証炉に関する設計研究を実施している。これまで、150万kWe規模の実用炉に向けた実証炉として、75万kWe及び50万kWeのプラント概念を設計検討を進め、主要な原子炉構造や機器に関する比較評価するとともに、関連する研究開発を実施している。本報告は、それらの実施状況についてまとめたものである。

論文

Current status of conceptual design study toward the demonstration reactor of JSFR

堺 公明; 小竹 庄司; 青砥 紀身; 伊藤 隆哉*; 神島 吉郎*; 大嶋 淳*

Proceedings of 18th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-18) (CD-ROM), 8 Pages, 2010/05

原子力機構は、2050年よりも前の商業炉の導入を目指して、高速増殖炉実用化研究開発(FaCTプロジェクト)を進めている。そのため、2025年頃の実証炉の運転開始を目指し、FaCTプロジェクトにおいて、実証炉に関する設計研究を進めている。これまで、150万kWe規模の実用炉に向けた実証炉として、75万kWe及び50万kWeのプラント概念を設計検討を進め、主要な原子炉構造や機器に関する比較評価を進めている。本報告は、それらの実施状況についてまとめたものである。

論文

FBR実用化に向けた取り組み

伊藤 隆哉*; 佐藤 裕之*; 碓井 志典*; 戸田 幹雄*

三菱重工技報, 43(4), p.45 - 49, 2006/12

三菱重工業は、国家プロジェクトであるFBR開発に初期段階から参画し、機電メーカの一員として取り組んできた。2050年前の商業ベースでのFBR導入を目指し、日本原子力研究開発機構を中心とした体制で1999年度から開始されたFBRサイクル実用化戦略調査研究においては、主体的役割を果たしている。今般、主として開発すべき炉(主概念)としてナトリウム冷却炉が国レベルで選定された。本ナトリウム冷却炉は当社提案に基づくもので、経済性向上のため、ループ数の削減,上部流出入配管システムによる配管短縮化,中間熱交換器へのポンプ組込みなどの革新技術を採用した斬新な概念である。今後、2025年頃までの実証炉の実現(運転開始)に向け、実用化開発が国レベルで加速推進されることになり、当社も提案者として果敢に挑戦していく。

報告書

熱-水-応力-化学連成挙動に関する研究(IV)-成果報告書-

石原 義尚*; 千々松 正和*; 雨宮 清*; 塩崎 功*; 伊藤 隆哉*

JNC-TJ8400 2004-015, 192 Pages, 2005/02

JNC-TJ8400-2004-015.pdf:1.98MB

本研究は、地層処分システムのニアフィールドにおける連成解析を実現させるため,既存の現象解析コードTHAMES, Dtransu, phreeqcを用いた熱-水-応力-化学連成解析コードの開発を実施した。(1)本研究では,熱-水-応力解析の安定化を目的として,THAMESにおいて8節点要素が使える様,解析コードの改良を行なった。(2)本研究では,物質移行解析モデルの高度化を目的として,Dtransuにおいてガス拡散計算機能を追加した。(3)本研究では,地球化学解析モデルの高度化を目的として,含水状態に応じた表面サイト密度変化の導入,C/S比に応じたCSH固相の変化の導入,速度論モデルにおける時間刻みの設定方法,層間水の分離方法について検討した。(4)本研究では,熱-水-応力-化学連成解析コードの構築として,Multi_phreeqc並列化処理機能の高度化,連成解析プラットホームCouplys連続処理機能の追加,物性・連成モジュールの拡張に関する検討を実施した。これらの成果に基づき,熱-水-応力-化学解析コードを構築として,リスタート機能の追加,エラー処理機能の追加,各モジュールの統合,検証を行った。(5)本研究では,連成解析結果のポスト処理ユーティリティーの整備として,図化処理支援機能の作成,地球化学解釈支援機能の作成を行った。

報告書

熱-水-応力-化学連成挙動に関する研究(III) -成果報告書-

石原 義尚*; 千々松 正和*; 雨宮 清*; 塩崎 功*; 伊藤 隆哉*

JNC-TJ8400 2004-004, 625 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2004-004.pdf:7.37MB

本研究は、地層処分システムのニアフィールドにおける連成解析を実現させるため,既存の現象解析コードTHAMES,Dtransu,phreeqcを用いた熱-水-応力-化学連成解析コードの開発,事例解析を実施した。(1)本研究では,物質移行-地球化学連成において必要となる機能の拡張として,収束アルゴリズムの改良,脱ガス・ガス拡散,濃縮・希釈現象を取り扱うため,物質移行解析コードの改良を実施した。(2)本研究では,地球化学-物質移行モジュールにおいてイオン交換反応,表面錯体反応,反応速度モデルを取り扱えるようにした。(3)本研究では,緩衝材中での透水係数の変化がCa型化の度合い,緩衝材構成鉱物の溶解・沈殿による密度の変化,塩濃度などの関数として与えられるようにするため,既存の試験データを整理し,連成・物性モジュールを作成し,連成解析コードに導入した。また,物質移行-地球化学の高度化にともない検証解析を実施した。(4)本研究では,開発したTHMC解析コードの適用性を確認するため,HLWニアフィールド体系を対象として,1次元,3次元モデルによる事例解析を実施した。これらの成果を踏まえ,今後の課題についてまとめた。

報告書

技術情報統合システムの機能高度化に関する研究 -研究概要-

石原 義尚*; 福井 裕*; 佐川 寛*; 松永 健一*; 伊藤 隆哉*

JNC-TJ8400 2004-003, 28 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2004-003.pdf:0.51MB

本研究では,地質環境分野と処分技術(設計)・安全評価技術分野との間で相互に活用される技術情報について体系化を図るとともに,技術情報統合システムの機能の高度化として,分野毎に構築された技術情報管理データベース間での情報共有化,および利用促進を目指した一般情報の共有機能などについて検討し,技術情報の統合を実現するためのシステム機能について検討を行った。(1)}地層処分研究の進展に伴って段階的に更新される,あるいは増加していく具体的な地質環境についての情報を,設計・安全評価の研究に適切に反映するため,技術情報をシステム化するのに適した形態を整理した上で,設計・安全評価の両分野における技術情報をタスク/ワークに基づく2階層の形態で整理するとともに,地質環境分野との技術情報の受け渡しについて整合性を図りながら体系化を行った。(2)}地層処分の研究3分野間の技術情報の統合を図るため,技術情報の体系化の検討結果に基づき,複数のデータベースで管理された情報の相互利用の機能について検討を行った。また,技術情報の利用履歴の管理,情報利用の連絡,および共通情報の掲示等のシステム機能を検討するとともに,操作の容易性を考慮したシステム操作画面について検討した。

報告書

技術情報統合システムの機能高度化に関する研究 -成果報告書-

石原 義尚*; 福井 裕*; 佐川 寛*; 松永 健一*; 伊藤 隆哉*

JNC-TJ8400 2004-002, 99 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2004-002.pdf:10.91MB

本研究では,地質環境分野と処分技術(設計)・安全評価技術分野との間で相互に活用される技術情報について体系化を図るとともに,技術情報統合システムの機能の高度化として,分野毎に構築された技術情報管理データベース間での情報共有化,および利用促進を目指した一般情報の共有機能などについて検討し,技術情報の統合を実現するためのシステム機能について検討を行った。(1)}地層処分研究の進展に伴って段階的に更新される,あるいは増加していく具体的な地質環境についての情報を,設計・安全評価の研究に適切に反映するため,技術情報をシステム化するのに適した形態を整理した上で,設計・安全評価の両分野における技術情報をタスク/ワークに基づく2階層の形態で整理するとともに,地質環境分野との技術情報の受け渡しについて整合性を図りながら体系化を行った。(2)}地層処分の研究3分野間の技術情報の統合を図るため,技術情報の体系化の検討結果に基づき,複数のデータベースで管理された情報の相互利用の機能について検討を行った。また,技術情報の利用履歴の管理,情報利用の連絡,および共通情報の掲示等のシステム機能を検討するとともに,操作の容易性を考慮したシステム操作画面について検討した。

報告書

地層処分システムの設計・安全評価体系のシステム化に関する研究(II)-研究概要-

石原 義尚*; 福井 裕*; 佐川 寛*; 伊藤 隆哉*; 松永 健一*; 小華和 治*; 桑山 有紀*

JNC-TJ8400 2003-038, 41 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-038.pdf:0.48MB

統合解析システムの開発に資するため,第2次取りまとめに向けて構築されてきた設計・安全評価の体系を整理し,今後の研究開発で得られる成果も考慮した上で,これらを知識ベースとしてシステム化するための検討を行った。

報告書

地層処分システムの設計・安全評価体系のシステム化に関する研究(II)‐成果報告書‐

石原 義尚*; 福井 裕*; 佐川 寛*; 伊藤 隆哉*; 松永 健一*; 小華和 治*; 桑山 有紀*

JNC-TJ8400 2003-037, 505 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-037.pdf:34.06MB

本研究では,統合解析システムの開発に資するため,第2次取りまとめに向けて構築されてきた設計・安全評価の体系を整理し,多種・多様な技術情報の網羅性と詳細度を考慮した上で体系化を図り,これらを知識ベースとしてシステム化するための検討を行った。

報告書

熱-水-応力-化学連成挙動に関する研究(II); 概要報告書

石原 義尚*; 千々松 正和*; 根山 敦史*; 田中 由美子*; 雨宮 清*; 塩崎 功*; 伊藤 隆哉*

JNC-TJ8400 2003-033, 118 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-033.pdf:1.66MB

本研究は、地層処分システムのニアフィールドにおける連成解析を実現させるため,既存の現象解析コードTHAMES,Dtransu,phreeqe60 を用いた熱-水-応力-化学連成解析コードの開発,事例解析を実施した。(1) 本研究では,THAMES(熱-水-応力解析コード),Dtransu(物質移行解析コード),phreeqe60(地球化学解析コード)のプロセスを自動制御し,連成解析全体を管理する連成管理プログラム(COUPLYS)を開発した。(2) 本研究では,物質移行-地球化学連成において必要となる機能の拡張として,溶液濃度の受渡し,トータル濃度の受渡しに関する支援モジュールを作成した。更に,多元素を取り扱うことができるようにするため,物質移行解析コードの改良を実施した。(3) 本研究では,THMC 物性・連成モジュールとして,既存の実験データに基づき緩衝材の透水係数が,化学反応(鉱物の溶解・沈殿)による密度変化やNaCl 濃度に依存するモデルを作成した。連成管理プログラム(COUPLYS)にTHAMES,Dtransu,phreeqe60,物性・連成モジュールを搭載することにより,THMC 解析コードを構築し,感度解析を実施した。(4) 本研究では,開発したTHMC 解析コードの適用性を確認するため,HLW ニアフィールド体系を対象として,1次元,3次元モデルによる事例解析を実施した。

報告書

熱-水-応力-化学連成挙動に関する研究(II)-成果報告書-

石原 義尚*; 千々松 正和*; 根山 敦史*; 田中 由美子*; 雨宮 清*; 塩崎 功*; 伊藤 隆哉*

JNC-TJ8400 2003-032, 237 Pages, 2003/02

JNC-TJ8400-2003-032.pdf:2.5MB

本研究は、地層処分システムのニアフィールドにおける連成解析を実現させるため,既存の現象解析コードTHAMES,Dtransu,phreeqe60 を用いた熱-水-応力-化学連成解析コードの開発,事例解析を実施した。(1) 本研究では,THAMES(熱-水-応力解析コード),Dtransu(物質移行解析コード),phreeqe60(地球化学解析コード)のプロセスを自動制御し,連成解析全体を管理する連成管理プログラム(COUPLYS)を開発した。(2) 本研究では,物質移行-地球化学連成において必要となる機能の拡張として,溶液濃度の受渡し,トータル濃度の受渡しに関する支援モジュールを作成した。更に,多元素を取り扱うことができるようにするため,物質移行解析コードの改良を実施した。(3) 本研究では,THMC 物性・連成モジュールとして,既存の実験データに基づき緩衝材の透水係数が,化学反応(鉱物の溶解・沈殿)による密度変化やNaCl 濃度に依存するモデルを作成した。連成管理プログラム(COUPLYS)にTHAMES,Dtransu,phreeqe60,物性・連成モジュールを搭載することにより,THMC 解析コードを構築し,感度解析を実施した。(4) 本研究では,開発したTHMC 解析コードの適用性を確認するため,HLW ニアフィールド体系を対象として,1次元,3次元モデルによる事例解析を実施した。

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