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報告書

HTTR水素製造システム実規模単一反応管試験装置,平成13年度試験運転報告(受託研究)

林 光二; 稲垣 嘉之; 加藤 道雄; 藤崎 勝夫*; 会田 秀樹; 武田 哲明; 西原 哲夫; 稲葉 良知; 大橋 弘史; 片西 昌司; et al.

JAERI-Tech 2005-032, 46 Pages, 2005/06

JAERI-Tech-2005-032.pdf:4.79MB

本書は、HTTR水素製造実規模単一反応管試験装置の平成13年度試験運転報告である。平成13年度は平成14年3月1日から3月13日の2週間に第1回試験運転を実施し、水蒸気改質器の熱流動に関する試験、並びに試験装置の運転訓練を行った。水蒸気改質器の熱流動に関する試験は、ヘリウムガスとプロセスガス間の伝熱特性を評価するものである。本報告では、試験の概要,結果、並びに運転記録についてまとめている。

報告書

HTTR水素製造システム実規模単一反応管試験装置の熱交換器の伝熱性能評価結果(受託研究)

清水 明; 大橋 弘史; 加藤 道雄; 林 光二; 会田 秀樹; 西原 哲夫; 稲葉 良知; 高田 昌二; 森崎 徳浩; 榊 明裕*; et al.

JAERI-Tech 2005-031, 174 Pages, 2005/06

JAERI-Tech-2005-031.pdf:20.71MB

従来、高温ガス炉と水素製造設備を接続するためのシステムインテグレーション技術の確立を目的として、HTTRへメタンガスの水蒸気改質による水素製造設備の接続が検討されて来た。その水素製造設備のモックアップモデルである実規模単一反応管試験装置を2001年度に完成し、これまでに水蒸気改質器をはじめ、各種の熱交換器に関する運転データを取得した。本報告では試験装置の水蒸気改質器,蒸気過熱器,蒸気発生器,放熱器,ヘリウムガス冷却器,原料ガス加熱器,原料ガス過熱器等、試験に使用した熱交換器の仕様と構造,文献に掲載された管外と管内の熱伝達率算出式を摘出整理した。また、試験において実測された各熱交換器の出入口温度,圧力,流量のデータから伝熱性能を評価するコードを新規作成した。実測データから得られた熱貫流率と、伝熱式を使って計算した熱貫流率とを比較し評価した。その結果、全機器において伝熱性能と熱効率が妥当であることが確認できた。

報告書

HTTR水素製造システム実規模単一反応管試験装置の改善事項(受託研究)

榊 明裕*; 加藤 道雄; 林 光二; 藤崎 勝夫*; 会田 秀樹; 大橋 弘史; 高田 昌二; 清水 明; 森崎 徳浩; 前田 幸政; et al.

JAERI-Tech 2005-023, 72 Pages, 2005/04

JAERI-Tech-2005-023.pdf:14.86MB

水素製造システムと高温ガス炉の接続技術の確立のため、水蒸気改質法によるHTTR水素製造システム実規模単一反応管試験装置を平成13年度に製作し、同年度に機能試験運転を実施した。引き続き、平成13年度から16年度まで7回の試験運転を実施した。運転期間中に発生した不具合については、その都度、原因の究明,対策案による試験装置の改善を行い、試験を続行してきた。これにより、各種試験を行い、所定の目的を達成した。本報告は、平成13年から平成16年までに実施した試験装置の改善項目について記述したものである。

報告書

HTTR水素製造システム実規模単一反応管試験装置触媒粉塵用フィルタノズル部損傷の原因調査と再発防止対策に関する報告(受託研究)

森崎 徳浩; 林 光二; 稲垣 嘉之; 加藤 道雄; 藤崎 勝夫*; 前田 幸政; 水野 貞男*

JAERI-Tech 2005-009, 37 Pages, 2005/03

JAERI-Tech-2005-009.pdf:14.33MB

実規模単一反応管試験装置の触媒粉塵用フィルタのノズルフランジと鏡の溶接部近傍の損傷(き裂)に関し、損傷の原因調査及び再発防止対策等について審議検討を行った。損傷の原因は、内面側から発生した応力腐食割れ(SCC)によるものと推定された。このため、触媒粉塵用フィルタ内の凝縮水発生防止,溶接残留応力低減,溶接鋭敏化低減を行うためのフィルタの改修を行った。また、試験装置の類似継ぎ手構造部の健全性確認を実施した結果、いずれの箇所にも欠陥は検出されず、健全性が確保されていることを確認した。

報告書

HTTR水素製造システム実規模単一反応管試験装置の機能試験結果報告(受託研究)

稲垣 嘉之; 林 光二; 加藤 道雄; 藤崎 勝夫; 会田 秀樹; 武田 哲明; 西原 哲夫; 稲葉 良知; 大橋 弘史; 片西 昌司; et al.

JAERI-Tech 2003-034, 129 Pages, 2003/05

JAERI-Tech-2003-034.pdf:7.62MB

HTTR水素製造システムの中間熱交換器から下流の水素製造設備を模擬した実規模単一反応管試験装置の機能試験の結果について報告する。本試験装置は、HTTR水素製造システムの水蒸気改質器反応管1本を実寸大で模擬した装置で、熱源には原子炉の代わりに電気ヒータを用いて、HTTR水素製造システムと同じ温度・圧力の条件で試験を行うことができる。試験装置は、平成9年より設計,製作を開始し、平成13年9月に据付を完了した。平成13年10月から平成14年2月まで実施した機能試験において、各設備の性能確認を行うとともに、高温ヘリウムガスを熱源として120m$$^{3}$$N/hの水素製造を達成して、試験装置を完成させた。また、本報告では、機能試験時に発生した不具合事項とその対策についても合わせて述べる。

報告書

HTTR水素製造システム実規模単一反応管試験装置のヘリウムガス循環機の性能確認試験結果(受託研究)

清水 明; 加藤 道雄; 林 光二; 藤崎 勝夫; 会田 秀樹; 武田 哲明; 西原 哲夫; 片西 昌司; 高田 昌二; 稲葉 良知; et al.

JAERI-Tech 2003-033, 105 Pages, 2003/03

JAERI-Tech-2003-033.pdf:8.35MB

HTTR水素製造システムのモックアップモデルとして建設した「実規模単一反応管試験装置」のヘリウムガス循環機に付き、2001年度に実施した総合機能試験結果を解析し、その特性を述べた。試験データを解析し、昇温値,電力,昇温値に関する性能曲線を求めた。また、これらの性能曲線を使い「循環機性能予測計算コード」を作成した。さらに、ヘリウムガス供給系主循環設備の全体圧力損失を評価した。ヘリウムガス循環機は、試験において圧力2.7MPa~4.0MPa,流量250g/s~400g/s,昇温値~250kPaの運転が必要となるが、最大入力電力150kW,最大回転数12,000rpm以内という循環機運転制限値内で達成できることが確認できた。

報告書

HTTR水素製造システムの炉外技術開発試験;水蒸気改質器の構造の製作上の技術課題(受託研究)

稲垣 嘉之; 大内 義弘; 藤崎 勝夫; 加藤 道雄; 宇野 久男; 林 光二; 会田 秀樹

JAERI-Tech 99-074, p.63 - 0, 1999/10

JAERI-Tech-99-074.pdf:3.0MB

HTTR熱利用系として、天然ガスの水蒸気改質(反応式:CH$$_{4}$$+H$$_{2}$$O=3H$$_{2}$$+CO)による水素製造システムが計画されている。HTTRと水蒸気改質システムの接続の前に、安全性及び制御性の実証、水素製造性能の確認等を目的として、HTTR水銀製造システムの1/30スケールモデルである炉外技術開発試験装置の製作を進めている。炉外技術開発試験装置は、中間熱交換器から下流の主要機器を模擬したもので、原子炉の代わりに電気ヒーターを使用して110Nm$$^{3}$$/hの水素を製造する能力を有する。水蒸気改質器は、水蒸気改質により水素を製造する主要な機器である。炉外技術開発試験装置の水蒸気改質の製作においては、ヘリウムガスからの熱の有効利用並びにコンパクトな構造を目指して、バイヨネット型触媒管の採用、触媒管外表面に設けた直交フィンによるヘリウムガスの伝熱促進等の工夫を行った。また、伝熱促進を行うためには触媒管の肉厚を10mm程度にする必要があるため、触媒管の設計においては、ヘリウムガスとプロセスガスの全圧を考慮する全圧設計ではなく、両者の差圧をもとに触媒管の肉厚を定める差圧設計を適用した。この設計方法は、高圧ガス保安協会より初めて認可された。また、水蒸気改質器は可燃性ガスと電気ヒーターを内蔵することから防爆構造とした。本報告書は、炉外技術開発試験装置の水蒸気改質器の構造、触媒管差圧設計及び防爆構造の認可にかかわる内容について述べたものである。

報告書

HENDEL炉内構造物実証試験部(T$$_{2}$$)の共用後試験; 1,解体検査の結果

藤崎 勝夫; 稲垣 嘉之; 高野 栄; 大内 義弘; 加藤 道雄; 会田 秀樹; 関田 健司; 森崎 徳浩; 須山 和昌*; 岩月 仁*; et al.

JAERI-Tech 97-053, 57 Pages, 1997/10

JAERI-Tech-97-053.pdf:3.26MB

本報告書は、HTTR炉床部構造物の構造健全性の確認、HTTRの運転・保守、共用期間中検査等に反映するデータの取得を目的として実施したHENDEL炉内構造物実証試験部(T$$_{2}$$)の解体検査の結果について述べたものである。T$$_{2}$$試験部は、1982年以来約14,500時間の試験運転が行われ、1997年6月に解体された。解体時に実施した目視・寸法検査により、全ての黒鉛構造物に破損がなく、その配列も据付時と同じ状態で保持されていることを確認した。腐食については、高温プレナムブロックでは微小な酸化痕が生じていたが、他の黒鉛ブロックには観測されなかった。また、高温プレナムブロックのヘリウムガス流路やサポートポストの表面に磁性を有する黒色粉末が付着していた。炉心拘束バンドの締付力については、据付時に比較して約20%の低下が認められたが、低温冷却材の漏洩を増加させるような固定反射体間のギャップの拡がりは生じていなかった。

報告書

アングル型高温隔離弁の概念と炉外実証試験計画

羽田 一彦; 藤崎 勝夫; 小磯 浩司*; 柴田 大受; 稲垣 嘉之; 日野 竜太郎

JAERI-Tech 97-004, 113 Pages, 1997/02

JAERI-Tech-97-004.pdf:3.88MB

核熱を利用した水蒸気改質水素製造システムは、通常、原子炉建家外に設置するため、HTTRの中間熱交換器と水素製造システムを接続する2次ヘリウム配管は原子炉格納容器を貫通する。このため、貫通部に隔離弁を設置する必要がある。中間熱交換器で加熱されたヘリウムは約905$$^{circ}$$C、4.1MPaで隔離弁を流れるが、このような高温高圧のヘリウム用隔離弁はこれまで実用化されていない。そこで、本報では高温高圧の隔離弁として適した構造のアングル弁について構造概念を提案し、さらに、HTTRでの供用に先立ちこの概念を確証するため、電気加熱による炉外実証試験装置を用いた試験の計画を定めた。

報告書

HTTR熱利用系炉外技術開発試験用ヘリウムガス供給系の設計

日野 竜太郎; 藤崎 勝夫; 小林 敏明; 会田 秀樹; 太田 幸丸; 大内 義弘; 関田 健司; 羽賀 勝洋; 加藤 道雄; 茂木 春義; et al.

JAERI-Tech 96-037, 45 Pages, 1996/09

JAERI-Tech-96-037.pdf:1.49MB

HTTRという実炉を用いて世界で初めて高温核熱利用系を接続して実証試験を実施するのに先立ち、機器の高性能化、運転・制御及び安全技術の実証、設計・安全評価解析コードの検証のための炉外技術開発試験が不可欠である。そこで、HTTRの最初の熱利用系である水蒸気改質水素製造システムの炉外技術開発試験装置の設計検討を行った。本報告は、試験装置のなかで原子炉システムを模擬して約900$$^{circ}$$Cの高温ヘリウムガスを水蒸気改質システムに供給するヘリウムガス供給系の設計についてまとめたものである。HENDEL全設備を調査してヘリウムガス供給系に再利用可能な機器を評価・整理した。また、新規に製作するヘリウムガス高温加熱器等の熱流動性能及び構造強度の評価を行い、その仕様と構造を定めた。

報告書

大型構造機器実証試験ループ(HENDEL)の設備概要と運転実績

大内 義弘; 藤崎 勝夫; 小林 敏明; 加藤 道雄; 太田 幸丸; 渡辺 周二; 小林 秀樹*; 茂木 春義

JAERI-Tech 96-030, 244 Pages, 1996/07

JAERI-Tech-96-030.pdf:7.65MB

大型構造機器実証試験ループ(HENDEL)は、HTTRの炉内構造物及び高温機器に関する性能及び信頼性を実証するための大型試験装置である。主要設備は、M+Aループ(高温ヘリウムガス供給系)、T$$_{1}$$試験部及びT$$_{2}$$試験部であり、1995年2月までの通算運転時間は、M+Aループで22900時間、T$$_{1}$$試験部で19400時間、T$$_{2}$$試験部で16700時間である。実証試験は当初の目的を果し、HTTRの設計、安全審査及び建設に活用された。また、10年以上の運転経験により、大型ガスループの運転技術、ヘリウムガスの取扱技術及び高温機器の保守技術を確立した。本報告書は、HENDELの設備の概要、1982年3月から1995年2月までの運転実績及び保守管理の内容についてまとめたものである。

報告書

逆U字型冷却器における空気抜き方法の検討

高田 昌二; 柴田 光彦; 加藤 道雄; 藤崎 勝夫; 太田 幸丸; 小林 敏明; 林 晴義

JAERI-M 94-013, 89 Pages, 1994/02

JAERI-M-94-013.pdf:2.77MB

逆U字管内を流れる二相流は、気泡が管内に滞留して冷却水流速が0となる閉塞型不安定流動を誘起する。逆U字型伝熱管を用いているHENDELの冷却器C$$_{32}$$は、冷却水注水時に伝熱管に滞留する空気が原因で、除熱性能の変化、異常振動の発生及び伝熱管の腐食が生じるものと考えられた。そこで、冷却器C$$_{32}$$の構造を模擬した水室と逆U字管に並列なバイパス流路により構成される実験装置を使用して、逆U字管内における二相流の閉塞現象を確認し、その発生条件を明らかにした。また、あらかじめ逆U字管内に滞留した空気を除去する方法であるダイナミックエアベントは可能であることを上記実験装置により確認するとともに、真空冷却水注水法を冷却器C$$_{32}$$に適用してその有効性を確認した。

報告書

HENDEL用ガス軸受ガス循環機の軸振動に関する検討

下村 寛昭; 川路 さとし; 藤崎 勝夫; 飯塚 隆行

JAERI-M 89-064, 90 Pages, 1989/06

JAERI-M-89-064.pdf:3.71MB

大型構造機器実証試験装置(HENDEL)に使用中のガス軸受機械としては最大級のヘリウムガス循環機、計5台のうち、代表的機種について実施した軸振動に関する試験結果を中心として報告する。また、過去のティルティングパッド及びガス軸受に関するいくつかの研究結果と本試験結果を比較検討した。試験結果からガス軸受機械の軸系における不安定振動又は振れ回りを防止するためには高度なバランシング、軸受パッドの追従性及び軸受部の気膜厚さの調整が極めて重要であることが判った。しかしながら、これらの要求を実際に、特に大型ガス軸受機械において満足するには多くの困難が存在するため、微弱なハーフスピードホワールが発生し始めた状態を高感度に検出し、自動的にこれに対処することが装置を含むプラントの安全を保つ上に重要であるとの結論に達した。

論文

Operating experience on gas bearing helium circulators in HTGR development facility

下村 寛昭; 川路 さとし; 藤崎 勝夫; 飯塚 隆行

Gas-Cooled Reactor Coolant Circulator and Blower Technology, p.148 - 156, 1988/00

HENDELに使用中のガス軸受ヘリウムガス循環機である再生式及び遠心式の両型式について過去に発生した問題点に触れた後、主要な問題がガス軸受における軸の振れ廻り振動(whirling)であることを述べた。このwhirlingの発生に関する各種パラメータのうち、軸受荷重及び軸受内のガス膜厚さの影響を上記両型式のガス循環機についての試験結果を参照しながら説明し、その基本的原因が軸受を構成するティルティングパッドの力学的特性に大きく支配されると同時に、ロータの質量アンバランス及びガス膜厚さと密接な関係を有することを示した。

論文

Irradiation creep properties of a near-isotropic graphite

奥 達雄; 藤崎 勝夫; 衛藤 基邦

J.Nucl.Mater., 152, p.225 - 234, 1988/00

 被引用回数:8 パーセンタイル:33.24

高温ガス冷却炉用準等方性黒鉛(SM1-24)の照射クリープ試験を900$$^{circ}$$C付近でJMTRを用いて2回実施した。照射量は試験片の位置によって異なり、5.50$$times$$10$$^{2}$$$$^{4}$$n/m$$^{2}$$(E$$>$$29fJ)から12.4$$times$$10$$^{2}$$$$^{4}$$n/m$$^{2}$$(E$$>$$29fJ)までにわたっていた。照射前後の無負荷試験片及び引張り型クリープ試験片の寸法変化を測定することにより、クリープひずみを応力と照射量の関数として整理した。照射クリープひずみは応力に比例し、照射量の大きいところで照射量にも比例する。照射クリープ係数は照射前ヤング率に逆比例し、KE$$_{0}$$=0.247となった。ここで、Kは照射クリープ係数、E$$_{0}$$は照射前ヤング率である。2回の照射クリープ試験における平均の照射前ヤング率の値から、クリープ係数は3.03$$times$$10$$^{-}$$$$^{2}$$$$^{9}$$(MPa/m$$^{2}$$)$$^{-}$$$$^{1}$$、3.18$$times$$10$$^{-}$$$$^{2}$$$$^{9}$$(MPa/m$$^{2}$$)$$^{-}$$$$^{1}$$となった。無負荷試験片とクリープ試験片の水銀気孔径分布を測定することにより、照射クリープの機構について考察を加えた。

論文

微粒等方性黒鉛のリンク圧縮試験による静的強度及び疲労強度

石山 新太郎; 奥 達雄; 藤崎 勝夫; 衛藤 基邦

日本原子力学会誌, 29(11), p.1014 - 1022, 1987/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:68.88(Nuclear Science & Technology)

多目的高温ガス実験炉炉心構造材としての微粒等方性黒鉛IG-110の形状の異なる三種類のリング状試験片を用いて、未照射材及び照射材の静的強度試験及び疲労試験を行なった。その結果、静的リング圧縮強さは三種類のリング試験片でそれぞれ異なり大きさの順に小$$>$$$$>$$大であった。また、575~650$$^{circ}$$C、1.92$$times$$10$$^{2}$$$$^{0}$$~3.20$$times$$10$$^{2}$$$$^{0}$$n/cm$$^{2}$$で照射した照射材のリング圧縮強さは未照射材に対して約20%の増加を示した。また、同照射条件下において照射材の疲労寿命曲線(S-N曲線)は未照射材の疲労寿命曲線と照射による静的強度の変化を用いて予測できることが分った。

報告書

Operation, Maintenance and Inspection of HENDEL from March 1986 to February 1987

下村 寛昭; 奥山 邦人; 近藤 康雄; 加治 芳行; 根小屋 真一; 国玉 武彦; 藤崎 勝夫; 川路 哲; 小林 敏明; 加藤 道雄

JAERI-M 87-058, 48 Pages, 1987/04

JAERI-M-87-058.pdf:4.28MB

1986年3月~1987年2月に至る期間中、HENDELの運転を通して その技術的な主要事項とT$$_{1}$$およびT$$_{2}$$試験部を除く試験内容、障害等を含めて要約した。当期間においてT$$_{1}$$および新たに設置したT$$_{2}$$試験部を含めてM+Aル-プは比較的安定に運転された。T$$_{2}$$試験部に関連して、既設高温配管を解体、検査すると共にM+Aル-プとT$$_{2}$$試験部との間に新たに高温配管および中温配管を設置した。運転及び改造の外に官庁検査及び安全対策の為の調整、整備を実施した。当該期間内にはガス循環機及び電気系統に関する障害等も発生した。これらに対する対策及び試験を通してガス循環機及び圧力容器等に関する有用な技術情報が得られた。これらは高温ガス試験研究炉 或いは一般産業機械技術にとって有益なものとなろう。尚、本報の主用内容についてはHENDEL/KVK協定に基づいて62年3月の定期協議においてドイツ側に報告した。

報告書

高温ガス炉用黒鉛材料の照射クリープ特性

奥 達雄; 藤崎 勝夫; 衛藤 基邦

JAERI-M 86-120, 24 Pages, 1986/08

JAERI-M-86-120.pdf:0.8MB

高温ガス炉用準等方性黒鉛(SM1-24)の照射クリ-プ試験を900$$^{circ}$$C付近で、5.50$$times$$10$$^{2}$$$$^{4}$$~12.4$$times$$10$$^{2}$$$$^{4}$$n/m$$^{2}$$(E$$>$$29fJ)においてJMTRを用いて2回実施した。照射前後の無負荷試験片および引張り型クリ-プ試験片の寸法変化を測定することによって、照射クリ-プ係数(K)を求めた。無負荷試験片、クリ-プ試験片を用いて、水銀気孔径分布を測定し、照射クリ-プの機構について考察を加えた。照射クリ-プひずみは応力に比例し、照射量の大きいところで照射量にもほぼ比例する。照射クリ-プ係数は照射前ヤング率に逆比例しKE$$_{o}$$=0.247となる。2回のクリ-プ試験における平均の照射前ヤング率の値からクリ-プ係数は3.03$$times$$10$$^{-}$$$$^{2}$$$$^{9}$$(MPa/m$$^{2}$$)$$^{-}$$$$^{1}$$, 3.18$$times$$10$$^{-}$$$$^{2}$$$$^{9}$$(MPa/m$$^{2}$$)$$^{-}$$$$^{1}$$となる。ここで得られた実験事実は照射下応力により結晶子内の底面すべりのピン止め因子としての2$$sim$$6個の格子間原子のクラスタ-が消滅すると言う照射クリ-プの機構に対する説明と矛盾しない。

報告書

Measurement and Analysis on Bearing Characteristics of Gas Bearing Circulator,B$$_{1}$$

下村 寛昭; 井沢 直樹; 川路 哲; 飯塚 隆行; 藤崎 勝夫

JAERI-M 86-066, 65 Pages, 1986/04

JAERI-M-86-066.pdf:2.67MB

ヘリウムル-プ「HENDEL」に使用中のガスベアリング型循環機のベアリング荷重に関する測定及び解析を行った。これらの試験結果からジャ-ナルベアリングのパッドに作用する静荷重は予想されていたような一定値に留まらない上、作動気体の運動量及び圧力勾配と駆動用電動機における電磁力のよる外力に起因して、非等方的である事が明らかになった。ベアリングに作用する動荷重については、その値が静荷重に依存し、そのベクトルの絶対値は一回転中に変動する事も分かった。循環機シャフトの発散的振動は上記の動荷重の振動とスプリングピヴォットの比較的低い剛性に起因することが実験結果及び解析結果から推論され、予知された。ガスベアリング式循環機に関するこれらの弱点を解決するため、2・3の設計概念とこれらを具体化する方法についても言及した。

論文

Bowing test of graphite sleeve for high temperature gas-cooled reactor; Out of pile heat-up experiment and bending test

衛藤 基邦; 藤崎 勝夫; 依田 真一; 奥 達雄

Journal of Nuclear Science and Technology, 22(1), p.58 - 67, 1985/00

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

高温ガス実験炉炉心部用黒鉛IG-11及びH451製スリーブの円周方向に温度差を与える装置を試作し、温度差とスリーブの湾曲量の関係を調べた。また、スリーブ試験体に拘束下で温度差を与え、発生荷重あるいは曲げモーメントを測定した。実験データを、はりの曲りの弾性論によって解析し、計算値と実験値が良い一致を示すことを確認した。スリーブ試験体の曲げ試験の結果、拘束下で発生する曲げモーメントは試験体破断時のモーメントよりはるかに小さく、円周方向温度差200度の場合でも破断モーメントの1/3程度であることが明らかになった。

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