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論文

国際核融合エネルギー研究センターの高性能計算機システムHeliosを利用した国内シミュレーション研究プロジェクトの進展

石澤 明宏*; 井戸村 泰宏; 今寺 賢志*; 糟谷 直宏*; 菅野 龍太郎*; 佐竹 真介*; 龍野 智哉*; 仲田 資季*; 沼波 政倫*; 前山 伸也*; et al.

プラズマ・核融合学会誌, 92(3), p.157 - 210, 2016/03

幅広いアプローチ協定に基づいて国際核融合エネルギー研究センター(IFERC)の計算機シミュレーションセンター(CSC)に設置された高性能計算機システムHeliosは、2012年1月に運用を開始し、日欧の磁気核融合シミュレーション研究に供用され、高い利用率の実績を示すとともに、炉心プラズマ物理から炉材料・炉工学にわたる広い分野で多くの研究成果に貢献している。本プロジェクトレビューの目的は、国内の大学や研究機関においてHeliosを利用して進められているシミュレーション研究プロジェクトとその成果を一望するとともに、今後予想される研究の進展を紹介することである。はじめにIFERC-CSCの概要を示した後、各研究プロジェクト毎にその目的、用いられる計算手法、これまでの研究成果、そして今後必要とされる計算を紹介する。

報告書

水環境調整設備の調整運転

馬籠 博克; 岡田 祐次; 冨田 健司; 飯田 一広; 安藤 均; 米川 昭久; 上田 晴康; 塙 博; 菅野 勝; 作田 善幸

JAEA-Technology 2015-025, 100 Pages, 2015/09

JAEA-Technology-2015-025.pdf:78.32MB

日本原子力研究開発機構では、軽水炉利用の高度化及び高経年化に対応するため、軽水炉燃料及び材料の照射試験を実施する準備を進めている。JMTRは第165運転サイクル後の2006年8月に停止し、再稼働に向けて照射施設の整備を進めており、燃料及び材料の中性子照射試験を行うための燃料異常過渡試験装置及び材料照射試験装置を2008年度から2012年度にかけて製作、設置した。材料照射試験装置は、IASCC(照射誘起応力腐食割れ: Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking)研究に供するものであり、主として3基の水環境調整設備で構成されている。本報告書は、水環境調整設備の性能確認を目的として、2013年度に実施した調整運転についてまとめたものである。

報告書

軽水炉照射環境下におけるIASCC研究のための水環境調整設備の整備,2

馬籠 博克; 岡田 祐次; 塙 博; 作田 善幸; 菅野 勝; 飯田 一広; 安藤 均; 米川 昭久; 上田 晴康; 柴田 光敦

JAEA-Technology 2014-023, 267 Pages, 2014/07

JAEA-Technology-2014-023-01.pdf:103.68MB
JAEA-Technology-2014-023-02.pdf:71.92MB

日本原子力研究開発機構では、軽水炉利用の高度化及び高経年化に対応するため、軽水炉燃料及び材料の照射試験を実施する準備を進めている。JMTRは第165運転サイクル後の2006年8月に停止し、再稼働に向けて照射施設の整備を進めており、燃料・材料の中性子照射試験を行うための燃料異常過渡試験装置及び材料照射試験装置を2008年度から2012年度の間に製作、設置した。本報告書は、先に報告したJAEA-Technology 2013-019「軽水炉照射環境下におけるIASCC研究のための水環境調整設備の整備(1)」(2008年度から2010年度までの整備報告)の続報で、2011年度から2012年度までに実施したIASCC(照射誘起応力腐食割れ: Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking)研究のための材料照射試験装置の水環境調整設備等の整備についてまとめたものである。

報告書

軽水炉照射環境下におけるIASCC研究のための水環境調整設備の整備,1

岡田 祐次; 馬籠 博克; 塙 博; 近江 正男; 菅野 勝; 飯田 一広; 安藤 均; 柴田 光敦; 米川 昭久; 上田 晴康

JAEA-Technology 2013-019, 236 Pages, 2013/10

JAEA-Technology-2013-019.pdf:45.07MB

日本原子力研究開発機構では、軽水炉利用の高度化及び高経年化に対応するため、軽水炉燃料及び材料の照射試験を実施する準備を進めている。JMTRは第165運転サイクル後の2006年8月に停止し、再稼働に向けて照射施設の整備を進めており、燃料・材料の中性子照射試験を行うための燃料異常過渡試験装置及び材料照射試験装置を2008年度から2012年度の間に製作、設置する予定である。本報告書は、2008年度から2010年度までに実施した照射誘起応力腐食割れ(IASCC: Irradiation Assisted Stress Corrosion)研究のための材料照射試験装置の水環境調整設備等の整備についてまとめたものである。

報告書

燃料異常過渡試験のための希釈管の希釈係数測定に関する検討

井上 修一; 小室 忠男; 鍋谷 栄昭; 松井 義典; 飯田 一広; 伊藤 和之; 木村 明博; 菅野 勝

JAEA-Technology 2010-010, 27 Pages, 2012/05

JAEA-Technology-2010-010.pdf:1.99MB

沸騰水キャプセルを用いた燃料照射試験では、燃料破損時においてキャプセルから流出する核分裂生成物(FP: Fission Products)量を炉外に設置した放射線モニターで検出できる最小限にし、FPの原子炉施設内への放出を低減させる目的で沸騰水キャプセル内に希釈管を設けている。JMTR再稼動後に行う燃料異常過渡試験では、広範囲の試験条件の設定が可能なように沸騰水キャプセルの給水流量の増加が計画されている。給水流量が増加すると、放出されるFPの増大が予想されたため、給水流量をパラメータとして希釈管の希釈効果を炉外実験で確認した。本報告は、沸騰水キャプセル内の希釈管の希釈係数測定結果をまとめたものである。

報告書

JMTR照射設備の整備概要

高橋 澄; 塙 博; 小沼 勇一; 細川 甚作; 菅野 勝

JAEA-Technology 2012-007, 31 Pages, 2012/03

JAEA-Technology-2012-007.pdf:4.76MB

材料試験炉は、1968年3月に初臨界を達成して以来、原子炉の燃料材料の耐久性,健全性の試験や基礎研究,ラジオアイソトープの製造等に利用されてきた。2006年8月の第165サイクルの運転をもって一旦停止し、平成24年度からの再稼働に向けて原子炉機器の一部更新及び照射設備の整備を進めている。現在、高燃焼度燃料の出力急昇試験設備,IASCC研究のための材料照射試験装置の据付が完了したところである。その他、水力ラビット照射設備については保守点検を実施した。本報告書は2011年までにJMTRに据え付けが完了した照射装置等の整備状況についてまとめたものである。

報告書

高精度照射時間制御型汎用照射設備の設計検討と整備状況

滝田 謙二; 飯村 光一; 冨田 健司; 遠藤 泰一; 菅野 勝

JAEA-Technology 2012-006, 41 Pages, 2012/03

JAEA-Technology-2012-006.pdf:6.8MB

原子力機構大洗研究開発センターでは、2012年度に材料試験炉を再稼働させる予定で改造計画が進められている。また、再稼働後におけるJMTRの有効利用の一環として、放射性医薬品として核医学の分野で最も多く用いられているテクネチウム-99m($$^{rm 99m}$$Tc)の親核種であるモリブデン-99($$^{99}$$Mo)の製造が計画されている。$$^{99}$$Moは、その供給のすべてを輸入に依存している状況にあることから、産業界との共同で$$^{99}$$Moの一部国産化を目指すものである。本報告書では、$$^{99}$$Moの製造に必要な照射装置である水力ラビット照射装置の選定、装置の構成検討について述べる。

論文

水力ラビット照射設備の設計検討と整備状況

滝田 謙二; 飯村 光一; 冨田 健司; 遠藤 泰一; 菅野 勝

UTNL-R-0480, p.7_4_1 - 7_4_6, 2012/03

日本原子力研究開発機構大洗研究開発センターでは、2012年度に材料試験炉を再稼働させる予定で改造計画が進められている。今回整備を計画している水力ラビット照射設備は最先端研究基盤事業の一環として$$^{99}$$Moの製造やラジオアイソトープの製造を効率的に行うために、炉内管への照射ラビットの挿入個数を従来の最大3本から最大5本に構造変更するとともに、炉外循環系についても照射個数変更に伴う改造を行う予定である。また、機器の製作設置に先立ち既設機器の撤去及び埋設配管等再利用機器の健全性を確認するために非破壊検査を実施するものである。

論文

Reduction of intrinsic critical current density under a magnetic field along the hard axis of a free layer in a magnetic tunnel junction

三浦 勝哉*; 菅野 量子*; 市村 雅彦*; 早川 純*; 池田 正二*; 大野 英男*; 前川 禎通

Physical Review B, 84(17), p.174434_1 - 174434_7, 2011/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:93.51(Materials Science, Multidisciplinary)

We investigated the effect of a magnetic field along a hard in-plane axis $$H$$$$_{rm hard}$$ on a current-induced magnetization switching in magnetic tunnel junctions. Our recent findings suggest that the effect of $$H$$$$_{rm hard}$$ mainly appears in the dynamic properties due to the nonconservative force of the spin-transfer torque based on the Slonczewski's model. A simple stability analysis demonstrated that the tilt of the magnetization direction away from the easy axis caused by the presence of $$H$$$$_{rm hard}$$ induces an imbalance between the spin-transfer and damping torques and that applying a current achieves the further tilted stable state. Achievement of this stable state can be interpreted as the suppression of the effect of the effective demagnetization field. Therefore the major reduction in $$J$$$$_{rm c0}$$ is due to the suppression of H$$_d^{*}$$ caused by the presence of $$H$$$$_{rm hard}$$.

報告書

改良型キャプセル温度制御装置の設計

小沼 勇一; 井上 修一; 岡田 祐次; 作田 善幸; 菅野 勝

JAEA-Technology 2011-016, 13 Pages, 2011/06

JAEA-Technology-2011-016.pdf:3.58MB

大洗研究開発センターのJMTR(Japan Materials Testing Reactor:材料試験炉)では、キャプセル照射装置を用いた照射試験において、照射試料の温度制御能力を向上させるための取り組みを実施している。これまでに照射キャプセル内の照射試料の温度を制御する装置に、リアルタイムの原子炉出力の信号を取り込み、原子炉出力の変動に基づき、先行値制御を行うことにより照射試料の温度を精度よく制御することができるキャプセル温度自動制御装置を開発した。JMTR再稼働後においては、未知の材料挙動の解明及び材料の開発により、将来社会に向けた新たな原子力エネルギー開発に貢献し、世界でもトップレベルの高精度で温度制御された照射試験データを得られるようにするため、改良型キャプセル温度制御装置の開発を進めている。

報告書

インパイル水ループ2号(OWL-2)用SUS316鋼の照射後試験

柴田 晃; 木村 正; 永田 寛; 青山 征司; 菅野 勝; 近江 正男

JAEA-Testing 2010-003, 22 Pages, 2010/11

JAEA-Testing-2010-003.pdf:8.82MB

インパイル水ループ2号(OWL-2)では、炉内管材料としてステンレス鋼(SUS316)を使用したが、高照射SUS316鋼材の機械的特性のデータはOWL-2が設置された当時から不足していた。このためOWL-2炉内管に材料であるSUS316サーベランス試験片を炉内に装荷し、3.4$$times$$10$$^{25}$$n/m$$^{2}$$($$>$$1MeV)までのSUS316の照射データの蓄積が行われた。しかしながらSUS316はJMTRに設置する他の照射装置の炉内管,照射キャプセル等に使用されており、より高い照射量における機械的特性データが求められている。本報告書では、OWL-2炉内管で用いられたSUS316について、1.0$$times$$10$$^{26}$$n/m$$^{2}$$まで照射したサーベランス試験片の照射後試験について報告する。引張強度の変化傾向が速中性子照射量10$$^{24}$$-10$$^{25}$$n/m$$^{2}$$での試験結果の延長上にあること、破断伸びが試験全域で37%以上残存していることを明らかにした。これにより、SUS316は、高速中性子照射量1.0$$times$$10$$^{26}$$n/m$$^{2}$$まで炉内構造物として十分な延性を有しているとの結論を得た。

報告書

JMTRにおける照射設備の解体技術

小沼 勇一; 岡田 祐次; 塙 博; 土谷 邦彦; 菅野 勝

JAEA-Review 2010-047, 27 Pages, 2010/11

JAEA-Review-2010-047.pdf:3.0MB

大洗研究開発センターのJMTR(Japan Materials Testing Reactor: 材料試験炉)は、平成23年の再稼働に向けて改修している。照射設備の整備の一環として、新しい照射設備を設置するため、キュービクル内に設置されていた既設照射設備の解体撤去のための技術開発を行っている。これまで開発した手法を用いて、JMTRの地下1階キュービクル内に設置されたOWL-1(Oarai Water Loop No.1), OWL-2(Oarai Water Loop No.2)及びIASCC(Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking)照射設備の解体を行い、汚染した照射試験設備の解体・撤去技術を確立した。

報告書

燃料高負荷環境照射試験装置の設計検討

小川 光弘; 飯村 光一; 細川 甚作; 菅野 勝

JAEA-Technology 2010-019, 178 Pages, 2010/07

JAEA-Technology-2010-019.pdf:20.16MB

JMTRは平成23年度の再稼働に向けて、現在、照射試験の準備を行っている。この照射試験のうち、照射計画のひとつに燃料高負荷環境照射装置がある。この燃料高負荷環境照射試験は高燃焼度に達した軽水炉燃料(ウラン燃料及びMOX燃料)の照射試験をより実機の軽水炉プラントに近い照射環境下で実施することを計画している。平成19年度は高負荷環境照射装置の(1)系統設計及び(2)炉内管の耐震計算と、高燃焼度に達した燃料棒内の被覆管及びペレット間の燃料挙動を調べる限界内圧試験装置の(3)系統設計を実施した。また、燃料試料の破損した場合の(4)燃料破損検出システムの検討及び(5)排水処理システムの検討を実施した。

報告書

Conceptual study for new $$^{99}$$Mo-production facility in JMTR

木村 明博; 飯村 光一; 細川 甚作; 出雲 寛互; 堀 直彦; 中川 哲也; 菅野 勝; 石原 正博; 河村 弘

JAEA-Review 2009-072, 18 Pages, 2010/03

JAEA-Review-2009-072.pdf:9.29MB

JMTRは$$^{99m}$$Tcの親核種である$$^{99}$$Moの製造計画を立てている。放射線や放射性同位元素は疾病の診断や治療に使われている。その中でも$$^{99m}$$Tcは放射性医薬品としての需要が年々増加しており、今後もさらなる増加が考えられる。しかし、日本では$$^{99m}$$Tcの唯一の親核種である$$^{99}$$Moをすべて海外から輸入している。そのため、国内での安定供給が望まれる。$$^{99}$$Moは2つの方法で製造される。1つは核分裂を利用した(n,f)法でもう一つは$$^{98}$$Moを使用した(n,$$gamma$$)法である。JMTRでは、シンプルな(n,$$gamma$$)法による$$^{99}$$Moの製造について検討を行った。その結果、新しい水力ラビット照射装置を使用することにより一定量の$$^{99}$$Moを安定的に供給できることがわかった。

論文

キャプセル再使用のためのメカニカルシールの開発

井上 修一; 山浦 高幸; 斎藤 隆; 菅野 勝

UTNL-R-0475, p.2_4_1 - 2_4_10, 2010/03

軽水炉燃材料の研究・開発において、JMTRでは、沸騰水キャプセル(BOCA)を開発し、燃料棒の中心温度及び内圧を測定しながら、出力急昇中における燃料のふるまいを評価している。3種類のBOCAが設計・製作されているが、中心温度及びFPガス圧力を計測するためのBOCAには、燃料試料に計装機器を直接溶接する構造である。このため、BOCAの製作費や放射性廃棄物の低減の観点から、新たなBOCAとして燃料試料への計装機器の取付をメカニカルシール構造とする検討を開始した。本発表では、メカニカルシール構造の設計製作,試作したメカニカルシール構造の熱サイクル条件下や高温高圧水環境下でのヘリウム漏れ試験,耐圧試験等により健全性を確認した。この結果、燃料試料と計装機器の間のОリングの装荷方法を改善することにより、良好な気密性を確保できることがわかった。

報告書

Current status of JMTR refurbishment project

神永 雅紀; 新見 素二; 堀 直彦; 高橋 邦裕; 菅野 勝; 中川 哲也; 長尾 美春; 石原 正博; 河村 弘

JAEA-Review 2009-056, 20 Pages, 2010/02

JAEA-Review-2009-056.pdf:8.35MB

JMTRは、軽水減速・冷却,ベリリウム反射体付きタンク型炉で、その熱出力は50MWである。最大高速中性子束及び熱中性子束は、ともに4$$times$$10$$^{18}$$m$$^{-2}$$s$$^{-1}$$である。1968年3月に初臨界を達成した後、2006年8月まで利用運転を継続して設備更新のために停止した。更新は2007年度初頭から2010年にかけて実施し、2011年度に運転再開予定である。2007年度当初に、JMTR原子炉建家,排気筒等のコンクリート構造物,1次冷却系タンク類,熱交換器,2次冷却系配管等の健全性を確認するための経年劣化調査を実施した。その結果、今後の信頼性向上の観点から更新すべき機器,修理すべき機器や構造物を決定した。2008年度は、水中カメラを用いた原子炉圧力容器の目視検査を実施し、有害な損傷のないことを確認した。現在まで、機器等の更新は、計画したスケジュールに従って順調に進んでいる。2009年度には1次冷却系ポンプ電動機,2次冷却系ポンプ,ベリリウム反射体枠の更新等が予定されている。核計装設備,プロセス計装設備等は、2010年度に更新する予定である。本稿では、JMTR更新計画の現状について示す。

論文

JMTRを用いた放射性医薬品製造プロセスの整備計画

飯村 光一; 坂本 太一; 菅野 勝; 堀 直彦

FAPIG, (178), p.14 - 18, 2009/02

日本原子力研究開発機構大洗研究開発センターでは、2011年度に材料試験炉(JMTR)を再稼働させる予定で改修計画が進められている。再稼働後におけるJMTRの有効利用の一環として、放射性医薬品として核医学の分野で最も多く用いられているテクネチウム-99m($$^{rm 99m}$$Tc)の親核種であるモリブデン-99($$^{99}$$Mo)の製造が計画されている。$$^{99}$$Moは、その供給をすべて輸入に依存している状況にあることから、産業界と共同で$$^{99}$$Moの一部国産化を目指すものである。本書では、$$^{99}$$Moの製造に必要な照射装置の選定や照射後工程において製品化のために必要な装置等の基本計画について紹介する。

報告書

ループ照射設備解体と廃棄物分別に関する検討

小沼 勇一; 石田 卓也; 阪田 生馬*; 小平 顕*; 坂井 純*; 大場 誠一郎*; 菅野 勝; 斎藤 隆; 木名瀬 宗之*; 石塚 悦男

JAEA-Technology 2008-078, 39 Pages, 2008/12

JAEA-Technology-2008-078.pdf:13.42MB

核分裂生成物や腐食生成物で汚染されたループ照射設備の解体方法及び解体によって発生する廃棄物の分別を合理的に行う方法の検討を行った。検討に際しては、JMTRに設置されたループ照射設備の炉外装置の解体を想定し、装置が設置されているキュービクル内の空間及び機器の表面線量率測定、並びに配管内に沈着した放射性核種濃度の評価を行った。この結果、有意な放射性核種は$$^{60}$$Coであること、解体によって発生する廃棄物は、トレンチ処分となるもの、クリアランスレベル以下になり得る可能性のあるもの、放射性廃棄物でない廃棄物に分類できることが明らかになった。さらに、汚染防止及び二次廃棄物発生量を最小限にするための切断手法の検討を行い、切断部を囲い込む切断機の試作開発により、汚染物が飛散しない切断機を開発した。

論文

Development and design for Mo-production facility in JMTR

飯村 光一; 細川 甚作; 出雲 寛互; 堀 直彦; 中川 哲也; 菅野 勝; 河村 弘

JAEA-Conf 2008-010, p.251 - 258, 2008/12

日本原子力研究開発機構大洗研究開発センターでは、2011年度に材料試験炉(JMTR)を再稼働させる予定で改修計画が進められている。再稼働後におけるJMTRの有効利用の一環として、放射性医薬品として核医学の分野で最も多く用いられているテクネチウム-99m($$^{99m}$$Tc)の親核種であるモリブデン-99($$^{99}$$Mo)の製造が計画されている。$$^{99}$$Moは、その供給をすべて輸入に依存している状況にあることから、産業界と共同で$$^{99}$$Moの一部国産化を目指すものである。本報告書では、$$^{99}$$Moの製造に必要な照射装置の選定,構成及び照射後工程において製品化のために必要な装置等の技術的な検討並びに製造にかかわるコスト面の検討結果について述べる。

報告書

JMTRを用いたシリコン半導体製造装置の概念検討

細川 甚作; 菅野 勝; 坂本 太一

JAEA-Technology 2008-038, 24 Pages, 2008/06

JAEA-Technology-2008-038.pdf:2.95MB

日本原子力研究開発機構大洗研究開発センターでは、2011年度に材料試験炉(以下、JMTRという。)を再稼働させる予定で改修計画が進められている。再稼働後におけるJMTRの有効利用の一環としてシリコン半導体の製造を検討している。シリコン半導体は今や世界各国、さまざまな産業分野で使用されており、最近は、大口径シリコン半導体(シリコンウェーハ)の需要が高まってきている。シリコン半導体を製作するには、さまざまな方法があるが、ここでは、大洗研究開発センターのJMTRにおいてNTD法(Neutron Transmutation Doping)を用いたシリコン半導体の製造について検討を行った。本報告では、JMTRへ設置予定のシリコン半導体製造装置の概念検討をまとめたものである。

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