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論文

Fabrication and installation of equilibrium field coils for the JT-60SA

土屋 勝彦; 木津 要; 村上 陽之; 柏 好敏; 吉澤 憲生; 吉田 清; 長谷川 満*; 久野 和雄*; 野元 一宏*; 堀井 弘幸*

Fusion Engineering and Design, 88(6-8), p.551 - 554, 2013/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:34.56(Nuclear Science & Technology)

JT-60SA装置の超伝導平衡磁場(EF)コイルのうち、トロイダル磁場(TF)コイルの下側に設置されるEF4, 5, 6の3つのコイルは、TFコイル設置前に製作を完了する必要がある。EFコイルの一号機として、2011年よりEF4コイルの製作が開始され、2012年4月に巻線が完成した。プラズマを高い精度で制御するために本コイルに対して求められている製作・設置精度は、電流中心半径では、両者合わせて6mm以内である。EF4コイルについて、積層後に巻線全体の非円形度を計測すると0.6mm(+0.2から-0.4mm)であり、要求精度の十分の一を達成できたことがわかった。これは、非変形度の生じやすいジョイント部を、一つのセクションに集中させることなく、DPコイルごとに位置を散らす構造としたため、誤差が平均化されたことによるものが一因と考えられる。これにより、今後大口径(8ないし11m)のEFコイル製作について、高い精度で製作できる目処がたち、設置精度に十分な裕度を残せる結果となった。

論文

Manufacture of the winding pack and development of key parts for the JT-60SA poloidal field coils

土屋 勝彦; 木津 要; 村上 陽之; 吉田 清; 栗原 研一; 長谷川 満*; 久野 和雄*; 野元 一宏*; 堀井 弘幸*

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 22(3), p.4202304_1 - 4202304_4, 2012/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:53(Engineering, Electrical & Electronic)

日本が担当しているJT-60SAのポロイダル磁場コイルのうち、中心ソレノイド(CS)については、巻線機が完成して調整中であり、平衡磁場コイル(EF)コイルについては、一号機となるEF4コイルが製造を開始し、これまでに本コイルを構成する10個のダブルパンケーキコイル(DP)のうち4個のDPが完成している。また、3つのDPについては寸法検査も行われ、電流中心の誤差は、+2.2mmから-2.1mmの範囲であり、設計誤算範囲である$$pm$$3mmよりも十分小さくなっていることがわかった。このことから、本コイル製造は順調に進んでいるものと判断できる。一方、巻線を構成する部品である、冷媒入口部や巻線終端部の製作は、コイル巻線作業直後に行われる作業でもあるので、早急に設計を完遂する必要がある。特にCSは大きな電磁力を生じることから、設計条件が厳しくなる。まずインレットについては、この電磁力に耐えるうえに、加工時に超伝導線を傷つけないようにする設計ができた。巻線終端構造については、ITERで提案されているものに比べ簡素でありながら、フープ力に耐えつつ絶縁性能も保持する構造とすることができた。これにより、終端部の占有空間が小さくなって巻線の欠ターン数を少なくでき、プラズマ運転領域の確保に貢献した。

論文

Manufacturing of JT-60SA equilibrium field coils

長谷川 満*; 堀井 弘幸*; 野元 一宏*; 今井 良夫*; 村井 隆*; 湊 恒明*; 久野 和雄*; 土屋 勝彦; 村上 陽之; 木津 要; et al.

Proceedings of 24th International Cryogenic Engineering Conference (ICEC 24) and International Cryogenic Materials Conference 2012 (ICMC 2012) (CD-ROM), p.571 - 574, 2012/05

JT-60SA装置の超伝導コイルには、18個のトロイダル磁場(TF)コイルと、4つのモジュールから構成される中心ソレノイド(CS)、そして6つの円形であり、さまざまな直径(4.5ないし11m)を持つプラズマ平衡磁場(EF)コイルがあり、日欧協力して製造が進めており、これらのうちCSとEFコイルは日本が担当となっている。このEFコイルのうち、TFコイルの下側に設置されるEF4,5,6の3つのコイルは、TFコイル完成前にJT-60SA本体が設置される箇所に配置されている必要があるため、特に製造が急がれる。2011年より、超伝導コイルの一号機として、EF4コイルの巻線製造が開始された。そして2012年4月、巻線が完成し日本原子力研究開発機構那珂研究所に納入した。最終的に、本コイルの電流中心のトレランスは、要求設計スペックの約十分の一に押さえ込むことが確認できた。本講演では、巻線製造に使用された各機器類の諸元及び工程について述べるとともに、トレランスの評価結果について報告する。

論文

R&D of a MW-class solid-target for spallation neutron source

川合 將義*; 古坂 道弘*; 菊地 賢司; 栗下 裕明*; 渡辺 龍三*; Li, J.*; 杉本 克久*; 山村 力*; 平岡 裕*; 阿部 勝憲*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 318, p.35 - 55, 2003/05

将来の核破砕施設で使用可能な、MW級の中性子源固体タングステンターゲットの開発を行った。Wを腐食から守るため、3つのコーテング技術を研究した。HIP,ろう付け,メッキである。HIP法は前報で最適化した条件が接合力の観点からも言えるかどうかを微小押し込み試験法で調べた。その結果、接合部からの亀裂発生荷重が最も高いことが証明され、確かに最適化条件であることを再確認した。たの2つの方法は、基礎的な技術としてターゲット製作に応用可能であることを示した。コーテングが無い場合のWのエロジョンを流水下で調べた。高速度ではエロージョンが発生しやすい。固体ターゲットの設計では、スラブ型と棒型を設計した。1MWターゲットの中性子特性に関する限り、固体ターゲットのほうが、水銀より優る。

論文

Partitioning and transmutation R&D program OMEGA and present status of the transmutation study at JAERI

向山 武彦; 滝塚 貴和; 水本 元治; 吉田 弘幸

IAEA-TECDOC-783, 0, p.75 - 92, 1995/01

IAEAの「群分離・消滅処理の安全性・環境的局面」技術委員会において概要を報告した上記テーマに関して、IAEA-TECDOCシリーズ報告書用に論文としてまとめたものである。内容は日本のオメガ計画の概要と原研における消滅処理研究の現状及び加速器を用いた消滅処理システムの紹介である。

論文

Partitioning and transmutation program OMEGA at JAERI

向山 武彦; 久保田 益充; 滝塚 貴和; 小川 徹; 水本 元治; 吉田 弘幸

Global 1995,Int. Conf. on Evaluation of Emerging Nuclear Fuel Cycle Systems, 1, p.110 - 117, 1995/00

原研のオメガ計画の内容とその成果について、以下のトピックについて紹介する。1)階層核燃料サイクル、2)群分離、3)専焼炉設計、4)加速器消滅処理システム、5)大強度陽子加速器開発、6)窒化物燃料製造と乾式再処理法開発、7)これらを支える基礎研究。

論文

Present status of accelerator-based transmutation study at JAERI

滝塚 貴和; 西田 雄彦; 水本 元治; 吉田 弘幸

Proc. of 8th Journees SATURNE; Accelerators Applied to the Nuclear Waste Problem, 0, p.109 - 113, 1994/00

日本のOMEGA計画のもとで、原研では大強度陽子加速器を用いた長寿命放射性廃棄物の消滅処理の研究開発が進められている。核破砕ターゲットと未臨界炉心を組み合わせたハイブリッド型システムとすることによって、消滅処理量とエネルギーバランスの向上を図ることができる。タングステンターゲットとMA合金燃料炉心を用いた固体システム及び塩化物溶融塩を用いた溶融塩システムの概念検討結果を報告し、システム設計の課題について議論する。これらのシステムは1.5GeV-数10mAの加速器を用いて大型軽水炉10基程度から発生するMAを消滅処理することができる。

論文

Progress of the OMEGA program in Japan

干場 静夫*; 谷 賢*; 八田 洋*; 吉田 弘幸

Transactions of the American Nuclear Society, 64, p.108 - 109, 1991/11

米国原子力学会の要請により、その冬期会議で発表する。日本では、高レベル放射性廃棄物の管理の基本方針はガラス固化体にして、最終的に地層処分することであるが、その有効利用と地層処分の効率化を図るため、群分離・消滅処理技術研究開発(オメガ計画)を推進している。本報告では、オメガ計画の概要を報告するとともに、原研の4群分離法、専焼炉及び加速器に基づく消滅処理システムの概念検討を報告し、併せて、高速炉でのTRUリサイクルに関連した動燃団の活動及び燃料サイクル一体型高速炉でのTRUリサイクルに関連した電中研の研究状況について概説する。

論文

Minor actinide transmutation using minor actinide burner reactors

向山 武彦; 吉田 弘幸; 軍司 康義*

Proc. of the Int. Conf. on Fast Reactors and Related Fuel Cycles,Vol. II, p.19.6_1 - 19.6_10, 1991/00

長寿命核種消滅処理の有望な方法として専焼炉の概念を提案し、工学的に成立し得る専焼炉モデルを炉物理、炉工学、燃料工学観点から検討し2つの炉型モデルを得ている。これら専焼炉と軽水炉及びFBRとをマイナーアクチノイド燃焼特性について比較し、専焼炉の優れている事を明らかにした。さらに消滅処理過程において生成される高次CmやCfや$$gamma$$線放出核種が発電炉の燃料サイクルにおいては施設の遮蔽設計に影響を及ぼす事を指摘し、この点からも専焼炉方式が有利になる事を述べている。

論文

Minor actinide transmutation in minor actinide burner reactors

向山 武彦; 高野 秀機; 滝塚 貴和; 小川 徹; 吉田 弘幸; 軍司 康義*

Transactions of the American Nuclear Society, 64, p.548 - 550, 1991/00

ANS冬期会議炉物理部門招待論文として発表する。専焼炉概念の検討、設計及び専焼炉を用いたマイナーアクチノイド消滅処理の特性について述べる。結論としては、専焼炉は消滅処理特性に優れているが、現行設計では実効遅発中性子分率が小さいという欠点がある。軽水炉は消滅特性は専焼炉にそれ程遜色無いものの、$$^{252}$$Cf等のより重いアクチノイドの生成のため核燃料サイクル施設の観点から受け入れる事は出来ない。

論文

Investigation on criticality and infinite multiplication factor of high conversion light water reactor using zone-type FCA-HCLWR core fueled with enriched uranium

大杉 俊隆; 大野 秋男; 佐藤 邦雄; 桜井 健; 田原 義寿*; 吉田 弘幸

Journal of Nuclear Science and Technology, 26(5), p.477 - 491, 1989/05

高転換軽水炉の核特性評価における計算手法とデータの妥当性を検討するため、FCA-HCLWR炉心にて測定された積分データ実効増倍数及び無限増倍数を計算値と比較した。SRACシステムとJENDL-2データファイルを用いた実効増倍数及び無限増倍数の計算値は実験値とそれぞれ良く一致した。また、これらのC/E値は燃料濃縮度、減速材ボイド率または減速材対燃料体積比等の燃料セルパラメータに依存せずそれぞれほぼ一定値となり、実効増倍数と無限増倍数のC/E値の間にも不整合は無かった。C/E値の平均値は実効増倍数に対して0.989、無限増倍数に対して0.988であった。

論文

Experimental study of nuclear characteristics of large axially heterogeneous core using fast critical assembly

飯島 進; 岡嶋 成晃; 大部 誠; 大杉 俊隆; 根本 龍男; 吉田 弘幸; 三田 敏男*

Journal of Nuclear Science and Technology, 26(2), p.221 - 230, 1989/02

大型軸方向非均質高速炉に関する臨界模擬実験が高速臨界集合体(FCA)を用いて行なわれた。本報告書は一連の実験計画の中で、基本的核特性の研究を目的としたFCAXII-1集合体による実験とその解析結果である。

論文

Reactor physics experiments and analyses on high conversion light water reactor

大杉 俊隆; 岡嶋 成晃; 大野 秋男; 大部 誠; 根本 龍男; 吉田 弘幸

Proc. ANS Int. Reactor Physics Conf., Vol. 2, p.361 - 370, 1988/00

FCA-HCLWR炉心にて、実効増倍率、無限増倍率、吸収材サンプルワースおよび反応率比を測定し、解析した。検討の重点を、計算値対実験値比の、燃料濃縮度、燃料の種類、減速材ボイド率、減速材対燃料体積比などのパラメータに対する依存性に置いた。SRACシステムとJECDL-2を用いた解析では、実効増倍率、無限増倍率及び吸収材サンプルワースながら、反応率比に関しては計算値と実験値との相違が大きく、検討すべき課題となっている。

報告書

アクチノイド専焼高速炉概念の検討

大杉 俊隆; 吉田 弘幸; 田中 良佶*

JAERI-M 83-217, 85 Pages, 1983/12

JAERI-M-83-217.pdf:2.42MB

アクチノイド廃棄物問題の解決の一方法として、He冷却のアクチノイド専焼高速炉の設計研究を実施した。Heを冷却材として用いることにより、Na冷却と比較してより硬いスペクトル場を形成でき、閾核分裂反応を利用してより効率的なアクチノイド核種の消滅処理が可能となる。Uを除いたアクチノイド廃棄物を年間約300kg処理するとして炉の出力規模を1000MWtとした。この消滅処理量は10基の発電炉から年間に排出されるアクチノイド廃棄量に相当する。検討の結果、アクチノイド廃棄物のみを燃料とした専焼炉が炉物理的・熱流動特性の観点から成立し得ることを示し、また、Heを冷却材とする専焼炉が危険性が大きくかつ長寿命のアクチノイド核種を効率よく消滅させる有力な方式の一つであることを示した。

報告書

FCA XI-1集合体の選定と特性実験

大杉 俊隆; 向山 武彦; 岡嶋 成晃; 小圷 龍男*; 三田 敏男*; 吉田 弘幸

JAERI-M 83-211, 77 Pages, 1983/11

JAERI-M-83-211.pdf:1.96MB

大型高速炉の部分的模擬体系の炉物理特性に関する予備解析を実施し、その結果に基づき、大型炉の内側炉心組成を模擬したテスト領域を有するFCA XI-1集合体を選定した。本報告書では、予備解析の結果得られたXI-1集合体の炉心特性を記述し、加えて、臨界近接に引続き実施された制御棒較正、温度効果の測定、密着面間隙効果の測定等の特性実験について報告する。

報告書

高速炉系における代替構造材核種の核特性実験に関する予備解析

大杉 俊隆; 吉田 弘幸

JAERI-M 83-188, 61 Pages, 1983/11

JAERI-M-83-188.pdf:1.5MB

本論文では、(1)不銹鋼(AISI316)の代りに代替構造材核種(V、Ni、Ti、Mo、Nb、Cu、Mn)を燃料ピン被覆管、燃料集合体ラッパ管に使用した場合の大型高速炉の臨界性、燃焼特性、増殖性、Naボイド反応度効果に与える影響を検討し、(2)大型高速炉の部分的模擬体系FCA XI-1集合体における代替構造材核種の核特性測定の可能性をNaボイド反応度効果を中心として検討した。上記の核種の中では、V、Ti、Niは臨界性、増殖性、Naボイド反応度効果の観点から不銹鋼と匹敵するかあるいはよりすぐれた構造材であることを示した。同時に、これらの特性は解析に使用した核データの精度に依存するので、構造材の炉物理特性を明確にする積分実験は、上述のすぐれた特性を検証し、かつ、核断面積データを評価するための有用な積分実験となりうることを指摘した。

報告書

非均質炉心高速臨界集合体(ZPPR-7A)における炉物理実験の解析

大杉 俊隆; 宿谷 弘行*; 吉田 弘幸

JAERI-M 83-157, 69 Pages, 1983/09

JAERI-M-83-157.pdf:2.22MB

非均質高速炉炉心の炉物理特性を評価するに際し、多群断面積作成および原子炉計算の両側面から従来の近似的方法に対する影響を明らかにするため、非均質炉心概念を適用したクリンチリバー増殖炉に関するベンチマーク炉心であるZPPR-7Aでの実験を解析した。解析に用いた基本的炉定数は18群であり、共鳴および空間的自己遮蔽効果を考慮し、SLAROMコードを用いてJFS-3-J2 70群断面積セットから作成した。積分量の計算に用いた基本的方法としては、(1)各ドロワーが無限に配列されているとして縮約した群定数を用いること、(2)R-Z体系に対して拡散理論を適用すること、などである。非均質炉心の内部構造は非常に複雑であることを考慮して、種々の詳細解析法について検討を加えた。それらは、炉心-ブランケットの結合セルに基づく群定数の作成、輸送理論、方向依存拡散係数および3次元拡散理論を使用することなどである。

報告書

多目的高温ガス炉とガス冷却高速炉からなる共存エネルギー・システムの研究,IV; ガス冷却高速炉の事故解析と安全性評価

飯島 進; 吉田 弘幸; 田中 良佶*; 仁熊 義則*; 小林 武司*

JAERI-M 82-184, 50 Pages, 1982/12

JAERI-M-82-184.pdf:1.59MB

GCFR-VHTR共存エネルギーシステムに適合する1000MWeGCFRの概念設計の一環として、原子炉事故時の過渡特性解析を行い、GCFRの安全性評価を行った。1次冷却系破損による冷却材減圧事故および制御棒引抜きによる反応度印加事故をガス冷却高速炉用に開発した核熱結合動特性計算コードMR-Xを用いて解析した。解析の結果、原子炉停止系および緊急冷却系を作動させることが、炉心破損に発展することなく事故を終息させるために最も重要であることが明らかになった。

報告書

多目的高温ガス炉とガス冷却高速炉からなる共存エネルギー・システムの研究(III); ガス冷却高速炉の炉心構成と熱流動特性

吉田 弘幸; 飯島 進; 田中 良佶*; 川辺 俊明*; 堀田 雅一*

JAERI-M 82-183, 68 Pages, 1982/12

JAERI-M-82-183.pdf:1.92MB

共存システムの形成に適するという観点からGCFRの基準炉心を設定した。基準炉心は13本の主炉停止系と6本の後備炉停止系の合計19本の制御棒を有し、炉心と軸方向ブランケットにはPu-Uサイクル、径方向ブランケットにはU-Thサイクルを適用し、核分裂性Puと$$^{2}$$$$^{3}$$$$^{3}$$Uの両方を増殖する目的を有している。本報告書では1.48という高い増殖比を有するGCFRにおいて、19本制御棒による反応度制御が可能かどうか、設定した燃料ペレットと被覆管最高温度条件を満足するかどうか、について核、熱流動両面から検討した結果について記述した。

報告書

多目的高温ガス炉とガス冷却高速炉からなる共存エネルギー・システムの研究(II); ガス冷却高速炉の核特性評価

飯島 進; 吉田 弘幸; 堀田 雅一*

JAERI-M 82-182, 111 Pages, 1982/12

JAERI-M-82-182.pdf:3.32MB

GCFR-VHTR共存エネルギー・システムに適する1000MWeGCFRの平衡サイクルにおける核特性をまとめたものである。特に増殖性能と各種反応度効果について検討評価した。計算は群定数としてJAER-FAST VersionII 25群セットを使用し、2次元拡散および燃料計算により行った。増殖性能として平衡サイクルにおける燃料利得、増殖比および共存システムの倍増時間を計算し、反応度効果として、ドップラー、材料膨張、冷却材ヘリウム喪失と密度減少、および水蒸気侵入効果を計算した。反応度効果の結果に基づき制御系に持たせるべき反応度を設定すると共に動特性解析に必要な反応度フィー係数を算出した。

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