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論文

Study on eutectic melting behavior of control rod materials in core disruptive accidents of sodium-cooled fast reactors, 1; Project overview and progress until 2018

山野秀将; 高井俊秀; 古川智弘; 菊地晋; 江村優軌; 神山健司; 福山博之*; 東英生*; 西剛史*; 太田弘道*; et al.

Proceedings of 2020 International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 2020) (Internet), 10 Pages, 2020/08

https://doi.org/10.1115/ICONE2020-16075

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故(CDA)評価における重要な課題の一つに、制御棒材の炭化ホウ素(B $_{4}$ C)とステンレス鋼(SS)の共晶溶融反応及び移動挙動がある。CDAの数値解析では、このような挙動のシミュレーションはこれまで行われたことがないため、物理モデルを開発しそれをCDA解析コードに組み入れる必要がある。本研究では、B $_{4}$ C-SS共晶溶融実験、共晶溶融の熱物性計測、共晶溶融反応の物理モデル開発に焦点を当てている。共晶実験では、可視化実験,反応速度実験,材料分析を行う。物性は液相から固相までの範囲で測定する。これらの反応速度や物性を基に、シビアアクシデント解析コードのための物理モデルを開発する。本発表はプロジェクト全体概要及び2018年度までの進捗概要について報告する。この論文における具体的成果は、共晶溶融実験において固化したB $_{4}$ C-SS共晶試料のホウ素濃度分布で、これはコンピュータコードに組み込まれた共晶物理特性の検証に用いられる。

論文

Study on eutectic melting behavior of control rod materials in core disruptive accidents of sodium-cooled fast reactors, 1; Project overview

山野秀将; 高井俊秀; 古川智弘; 菊地晋; 江村優軌; 神山健司; 福山博之*; 東英生*; 西剛史*; 太田弘道*; et al.

Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference / Light Water Reactor Fuel Performance Conference (Global/Top Fuel 2019) (USB Flash Drive), p.418 - 427, 2019/09

制御棒材の炭化ホウ素(B $_{4}$ C)とステンレス鋼(SS)の共晶溶融反応及び移動挙動は、ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故(CDA)評価における重要な課題の一つである。CDAの数値解析では、このような挙動のシミュレーションはこれまで行われたことがないため、物理モデルを開発しそれをCDA解析コードに組み入れる必要がある。本研究では、B $_{4}$ C-SS共晶溶融実験、共晶溶融の熱物性計測、共晶溶融反応の物理モデル開発に焦点を当てている。共晶実験では、可視化実験,反応速度実験,材料分析を行う。物性は液相から固相までの範囲で測定する。これらの反応速度や物性を基に、シビアアクシデント解析コードのための物理モデルを開発する。本発表はプロジェクト全体概要及び平成29年度までの進捗概要について報告する。この論文における具体的成果は、共晶溶融実験において固化したB $_{4}$ C-SS共晶試料のホウ素濃度分布で、これはコンピュータコードに組み込まれた共晶物理特性の検証に用いられる。

論文

Study on eutectic melting behavior of control rod materials in core disruptive accidents of sodium-cooled fast reactors, 4; Effect of B $_{4}$ C addition on viscosity of austenitic stainless steel in liquid state

太田弘道*; 小久保宏紀*; 西剛史*; 山野秀将

Proceedings of International Nuclear Fuel Cycle Conference / Light Water Reactor Fuel Performance Conference (Global/Top Fuel 2019) (USB Flash Drive), p.858 - 860, 2019/09

粘度計測装置を開発した。ステンレス鋼(SS)合金等の低粘度金属の取扱は難しいことから、高温溶融合金の粘度測定は難しいことが知られている。本研究では最初の段階として、溶融ニッケル(Ni)とステンレス鋼の粘度を、高温溶融合金の計測に適したるつぼ回転振動法により計測し、粘度計測装置の性能を確認している。溶融金属を入れたつるぼを吊るし、電磁的回転振動を与えたが、溶融金属の摩擦により、振動は弱まった。粘度は振動時間と対数減少から判断される。るつぼは、ミラーブロック,アルミ製の慣性ディスクに接続されており、全体は白金-ロジウム合金製のワイヤで吊られている。レーザー光線をミラーに照射し、その反射光を光センサで検知し、その後、溶融金属の対数減少を決定した。溶融Niと溶融SSの粘度は1823Kであった。この結果における溶融Ni及びSSの粘度数値は、溶融Ni及びSSの文献値に近く、この計測装置を使って溶融合金の粘度を計測する。溶融SS合金の粘度の濃度依存性は今後明らかにされる。

論文

ステンレス鋼-B $_{4}$ C溶融混合物の系統的な粘度測定を目指したニッケルおよびステンレス鋼の粘度測定

小久保宏紀*; 西剛史*; 太田弘道*; 山野秀将

日本金属学会誌, 82(10), p.400 - 402, 2018/09

https://doi.org/10.2320/jinstmet.JAW201812

被引用回数：0 パーセンタイル：100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

ナトリウム冷却高速炉のシビアアクシデント評価手法の改良のため、ステンレス鋼と炭化ホウ素(SUS316L+B $_{4}$ C合金)で構成される溶融混合物の粘度を取得することは重要である。本研究では、最初の段階として粘度計測装置の性能確認のため、溶融ニッケル(Ni)とステンレス鋼(SUS316L)の粘度を、るつぼ回転振動法により計測することにした。溶融NiとSUS316Lの粘度は1823Kまでを測定した。測定値のバラつきから、溶融NiとSUS316Lの測定誤差はそれぞれ4%と3%であった。また、溶融NiとSUS316Lの測定値は同様の組成をもつ文献値に近いことが分かった。さらに、SUS316L-B $_{4}$ C合金の粘度も暫定的に計測できた。本研究によりNiとSUS316Lの粘度のフィッテイング式を得た。

口頭

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時の制御棒材の共晶溶融挙動に関する研究,1; プロジェクト全体概要

山野秀将; 高井俊秀; 古川智弘; 江村優軌; 倉田正輝; 東英生*; 福山博之*; 西剛史*; 太田弘道*; Liu, X.*; et al.

no journal, ,

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故評価において制御棒材の炭化ホウ素とステンレス鋼の共晶溶融反応及び移動挙動を模擬できるようにするため、共晶溶融物の熱物性評価、共晶溶融反応実験及び材料分析、共晶溶融反応に関する物理モデル開発及び実機適用解析を実施する研究プロジェクトを立ち上げた。ここでは、プロジェクト全体概要及び初年度(平成28年度)の進捗概要について報告する。

口頭

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時の制御棒材の共晶溶融挙動に関する研究,5; 5mass%B $_{4}$ C-SS共晶溶融物の粘度測定

西剛史*; 太田弘道*; 山野秀将

no journal, ,

炭化ホウ素(B $_{2}$ C)とステンレス鋼(SS)の溶融混合物の粘度データはシビアアクシデント解析に必要不可欠である。本研究では、るつぼ回転粘度計による5mass%B $_{4}$ C-SS共晶溶融物の粘度測定に着手した。

口頭

るつぼ回転粘度計による溶融ステンレス鋼の粘度測定装置の整備

小久保宏紀*; 太田弘道*; 西剛史*; 山野秀将

no journal, ,

炭化ホウ素(B $_{2}$ C)とステンレス鋼(SS)の溶融混合物の粘度データはシビアアクシデント解析に必要不可欠である。本研究では、その粘度を計測するために、まず母合金であるSUS316Lを用いて、るつぼ回転粘度計を整備した。

口頭

Development of the viscosity measurement apparatus of molten nickel and stainless steel

小久保宏紀*; 西剛史*; 太田弘道*; 山野秀将

no journal, ,

炭化ホウ素(B $_{2}$ C)とステンレス鋼(SS)の溶融混合物の粘度データはシビアアクシデント解析に必要不可欠である。本研究では、その粘度を計測するために、まず母合金であるステンレス鋼及びニッケルを用いて、粘度計測装置を整備した。

口頭

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時の制御棒材の共晶溶融挙動に関する研究; プロジェクト全体概要及び平成29年度までの進捗

山野秀将; 高井俊秀; 古川智弘; 斉藤淳一; 菊地晋; 江村優軌; 東英生*; 福山博之*; 西剛史*; 太田弘道*; et al.

no journal, ,

我が国の先進ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故評価において制御棒材の炭化ホウ素(B $_{4}$ C)とステンレス鋼(SS)の共晶溶融反応及び移動挙動を模擬する必要がある。そのため、新規プロジェクトを立ち上げ、共晶溶融反応実験、共晶溶融物の熱物性評価、共晶溶融反応に関する物理モデル開発に着手した。共晶溶融実験では可視化実験、反応速度実験及び材料分析を行う。物性は液相から固相までの範囲で測定する。これらの反応速度や物性を基に、シビアアクシデント解析コードのための物理モデルを開発する。本発表はプロジェクト全体概要及び平成29年度までの進捗概要について報告する。

口頭

Viscosities of stainless steel and boron carbide alloy melts

西剛史*; 太田弘道*; 小久保宏紀*; 山野秀将

no journal, ,

ステンレス鋼(SS)とB $_{4}$ Cの合金融体に対して、SS+5mass%B $_{4}$ CとSS+10mass%B $_{4}$ Cの融体の粘度測定をそれぞれ1713Kから1823Kまで、1773K1813Kの温度範囲で実施した。その結果、両者の粘度には違いがなかった。さらに、これらの粘度に対してアレニウス型の相関式を得た。SS融体よりSS+B $_{4}$ C合金融体の粘度は高いことがわかった。SS+B $_{4}$ C合金融体の粘度はB $_{4}$ C成分が増加するにつれて増加することが想定される。

口頭

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時の制御棒材の共晶溶融挙動に関する研究,9; 10mass%B $_{4}$ C-SS共晶溶融物の粘度測定

西剛史*; 太田弘道*; 山野秀将

no journal, ,

炭化ホウ素(B $_{4}$ C)とステンレス鋼(SS)の溶融混合物の粘度データはシビアアクシデント解析に必要不可欠である。本研究では、平成29年度に報告した5mass%B $_{4}$ C-SS共晶溶融物の粘度測定に続き、10mass%B $_{4}$ C-SS共晶溶融物の粘度測定を実施し、データの検証を実施したので報告する。

口頭

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時の制御棒材の共晶溶融挙動に関する研究,11; プロジェクト全体概要及び平成30年度までの進捗

山野秀将; 高井俊秀; 古川智弘; 菊地晋; 江村優軌; 神山健司; 東英生*; 福山博之*; 西剛史*; 太田弘道*; et al.

no journal, ,

我が国の先進ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故評価において制御棒材の炭化ホウ素(B $_{4}$ C)とステンレス鋼(SS)の共晶溶融反応及び移動挙動を模擬する必要がある。そのため、新規プロジェクトを立ち上げ、共晶溶融反応実験、共晶溶融物の熱物性評価、共晶溶融反応に関する物理モデル開発を進めている。共晶溶融実験では可視化実験、反応速度実験及び材料分析を行う。物性は液相から固相までの範囲で測定する。これらの反応速度や物性を基に、シビアアクシデント解析コードのための物理モデルを開発する。本発表はプロジェクト全体概要及び平成30年度までの進捗概要について報告する。

口頭

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時の制御棒材の共晶溶融挙動に関する研究,15; 7mass%B $_{4}$ C-SS共晶溶融物の粘度測定

西剛史*; 小久保宏紀*; 高塚祐理子*; 太田弘道*; 山野秀将

no journal, ,

炭化ホウ素(B $_{4}$ C)とステンレス鋼(SS)の溶融混合物の粘度データはシビアアクシデント解析に必要不可欠である。本研究では、平成29, 30年度に報告した5mass%, 10mass% B $_{4}$ C-SS共晶溶融物の粘度測定に続き、7mass% B $_{4}$ C-SS共晶溶融物の粘度測定を実施し、データの検証を実施したので報告する。

口頭

スポット周期加熱放射測温法による表面コーティング材の熱拡散率測定手法の開発

林健*; 西剛史*; 太田弘道*; 羽鳥仁人*; 粟野孝昭*; 五十嵐誉廣; 越名崇文*

no journal, ,

耐食性向上・化学反応抑制等を目的とした表面被覆材料の劣化診断技術を確立することを目的として、レーザースポット周期的加熱放射温度測定法を用いた二層材料の局所的な熱拡散率の測定、および二層材料の熱拡散解析式による温度応答解析を行い、二層材料に対する熱物性値の測定方法と分析方法についての検討を行った。二層材料には、熱拡散率が既知であるAlおよびCuにSiO $_{2}$ 系塗膜をコーティングした材料を用いた。測定の結果、コーティング面を検出面側に置いた場合に厚さ方向の測定で熱拡散率が著しく低下した一方、コーティング面を加熱面側に置いた場合は熱拡散率の低下が見られなかった。値の低下が生じる原因および劣化診断法への適用については今後の検討課題である。

口頭

SS-B $_{4}$ C溶融混合物の粘度測定

小久保宏紀*; 西剛史*; 太田弘道*; 高塚祐理子*; 山野秀将

no journal, ,

溶融合金の高温での粘性測定は、低粘性液体(SS-B $_{4}$ C合金等)の取扱いが難しいことから複雑である。本研究では、るつぼ回転振動法を用い溶融ニッケル(Ni)及びステンレス鋼(SS)を測定し粘性測定装置の性能を確認した。これは高温溶融合金に適している手法で、溶融金属が入ったるつぼを吊るし、電磁気的に回転振動を加えた。溶融金属の摩擦により振動は減衰する。溶融金属の粘性は振動時間及び対数減少から測定した。るつぼはミラーブロック及びアルミ製の慣性ディスクにつなぎ、白金-13%ロジウム合金製のワイヤで吊し、そのミラーの照射にはレーザー光を用いた。溶融金属の対数減少は光検知器で反射光を検知して測定した。溶融Niと溶融SSの粘性は最大1823Kと測定された。これにより、溶融Ni及びSSの粘性値は文献値に近いことがわかった。本研究では溶融SS-B $_{4}$ Cの粘性を測定したが、溶融SS-B $_{4}$ C合金の粘性に依存するB $_{4}$ C混合物はまだ明らかになっていない。

口頭

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時の制御棒材の共晶溶融挙動に関する研究,19; プロジェクト全体概要及び令和元年度までの進捗

山野秀将; 高井俊秀; 古川智弘; 菊地晋; 江村優軌; 神山健司; 東英生*; 福山博之*; 西剛史*; 太田弘道*; et al.

no journal, ,

我が国の先進ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故評価において制御棒材の炭化ホウ素(B $_{4}$ C)とステンレス鋼(SS)の共晶溶融反応及び移動挙動を模擬する必要がある。そのため、新規プロジェクトを立ち上げ、共晶溶融反応実験、共晶溶融物の熱物性評価、共晶溶融反応に関する物理モデル開発を進めている。共晶溶融実験では可視化実験, 反応速度実験及び材料分析を行う。物性は液相から固相までの範囲で測定する。これらの反応速度や物性を基に、シビアアクシデント解析コードのための物理モデルを開発する。本発表はプロジェクト全体概要及び令和元年度までの進捗概要について報告する。

口頭

ナトリウム冷却高速炉の炉心損傷事故時の制御棒材の共晶溶融挙動に関する研究,23; 2.5mass%B $_{4}$ C-SS共晶溶融物の粘度測定

西剛史*; 佐藤理花*; 高塚祐理子*; 太田弘道*; 山野秀将

no journal, ,

炭化ホウ素(B $_{4}$ C)とステンレス鋼(SS)の溶融混合物の粘度データはシビアアクシデント解析に必要不可欠である。本研究では、これまで測定した5mass%, 7mass% B $_{4}$ C-SS共晶溶融物の粘度測定に続き、2.5mass% B $_{4}$ C-SS共晶溶融物の粘度測定を実施し、データの検証を実施したので報告する。