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論文

Experimental study on cavitation of a liquid lithium jet for International Fusion Materials Irradiation Facility

近藤 浩夫; 金村 卓治*; 古川 智弘; 平川 康; 若井 栄一; Knaster, J.*

Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 3(4), p.041005_1 - 041005_11, 2017/10

高真空中(10$$^{-3}$$Pa)を高速(15m/s)で流れる液体金属Liの壁面噴流を強力中性子源のビームターゲットとして用いる。Liターゲット下流配管でキャビテーションに似た騒音が発生することが実証試験で認められた。AEセンサーによる音響計測を行い、CWTによる時間-周波数分析、および、音響発生個所の特定を行った。その結果、音の間欠性、周波数特性、キャビテーション数依存性から、発生した音はキャビテーションであり、発生個所はLiターゲットが配管に衝突する箇所である、との結論を得た。

論文

Validation of liquid lithium target stability for an intense neutron source

近藤 浩夫; 金村 卓治*; 古川 智弘; 平川 康; 若井 栄一; Knaster, J.*

Nuclear Fusion, 57(6), p.066008_1 - 066008_10, 2017/07

 被引用回数:9 パーセンタイル:27.12(Physics, Fluids & Plasmas)

核融合中性子源IFMIFでは重陽子ビームターゲットに液体金属リチウムの壁面噴流(以下Liターゲット)を採用し、リチウムターゲットは真空中(10$$^{-3}$$Pa)を高速(15m/s)で流れ、重陽子との核反応で中性子を発生させるともにビーム入熱(10MW)を除去する。本研究では、リチウムターゲット施設の実証として、リチウムターゲットの安定性をレーザープローブ法により定期的に評価した結果、運転期間を通してリチウムターゲット厚みは要求値1mmを満足し、リチウムターゲット施設の実証を果たした。

論文

Operation and commissioning of IFMIF (International Fusion Materials Irradiation Facility) LIPAc injector

奥村 義和; Gobin, R.*; Knaster, J.*; Heidinger, R.*; Ayala, J.-M.*; Bolzon, B.*; Cara, P.*; Chauvin, N.*; Chel, S.*; Gex, D.*; et al.

Review of Scientific Instruments, 87(2), p.02A739_1 - 02A739_3, 2016/02

 被引用回数:6 パーセンタイル:53.02(Instruments & Instrumentation)

IFMIFは40MeV/125mAの重水素ビームを発生する2基の線形加速器を用いた核融合材料照射施設である。日欧の幅広いアプローチ活動のもとで、原型加速器(LIPAc)を用いた実証試験が開始されており、その目標は9MeV/125mAの連続重水素ビームを発生することである。フランスで開発された入射器は、既に日本の六ヶ所の国際核融合研究開発センターに搬入され、2014年から運転と試験が開始されている。これまでに、100keV/120mAの連続水素ビームを0.2$$pi$$.mm.mradのエミッタンスのもとで生成することに成功している。

論文

Overview on recent progress toward small specimen test technique

若井 栄一; 菊地 孝行; Kim, B.*; 木村 晃彦*; 野上 修平*; 長谷川 晃*; 西村 新*; Soldaini, M.*; 山本 道好*; Knaster, J.*

Fusion Engineering and Design, 98-99, p.2089 - 2093, 2015/10

 被引用回数:8 パーセンタイル:28.16(Nuclear Science & Technology)

The main objective of IFMIF (International Fusion Materials Irradiation facility) is to obtain the material data base obtained from a series of tests using small specimens mainly irradiated in the IFMIF for the design and licensing of fusion DEMO and power reactors. In this study, we present the contents of (1) recent evaluation of SSTT such as fracture toughness developed in IFMIF/EVEDA project, (2) the evaluation of structural integrity of RAF/M steels for the Fusion DEMO reactors, and (3) engineering design of the Post Irradiation Examination (PIE) facility of IFMIF. The analysis of the fracture behavior of brittle-ductile transition region of RAF/M steels is very important to evaluate the structural integrity of RAF/M steels for the Fusion DEMO reactors, and it should be applied by new methods such as random-inhomegeneity method of K. Wallin and M. Sokolov and the modified master curve method of ASTM E1921 of P. Spatig, and one of objectives of this study is focused on the further developed analysis to generalize the methods for SSTT and structural integrity of RAF/M steels.

論文

IFMIF/EVEDA用大電流加速器の進捗

奥村 義和; Ayala, J.-M.*; Bolzon, B.*; Cara, P.*; Chauvin, N.*; Chel, S.*; Gex, D.*; Gobin, R.*; Harrault, F.*; Heidinger, R.*; et al.

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.203 - 205, 2015/09

日欧協力のもと、国際核融合中性子照射施設(IFMIF)の工学設計工学実証活動(EVEDA)が2007年から開始されている。IFMIFにおける最大の開発課題は、40MeV/250mA/CWの重水素イオンビームを発生できる大電流加速器であり、現在、その原型加速器(9MeV/125mA/CW)の試験を六ヶ所村の国際核融合研究センターにおいて段階的に実施している。試験は日欧の事業チームメンバーと、入射器を担当したフランスサクレー研究所などの欧州ホームチーム,日本ホームチームのメンバーから構成される原型加速器統合チームが担当している。入射器については、2014年から試験を開始し、現在までに100keV/120mA/CWの水素イオンビームを0.3$$pi$$mm.mrad以下のエミッタンスで生成することに成功している。2015年には、高周波四重極加速器(RFQ)用高周波電源の搬入据付が開始され、入射器の試験の終了とともにRFQ本体の据付も開始される予定である。本稿では、入射器の実証試験の結果とともに、RFQ,超伝導リニアック,高周波電源,ビームダンプ等の現状について報告する。

論文

The Accomplishment of the engineering design activities of IFMIF/EVEDA; The European-Japanese project towards a Li(d,xn) fusion relevant neutron source

Knaster, J.*; Ibarra, A.*; 井田 瑞穂*; 近藤 恵太郎; 菊地 孝行; 大平 茂; 杉本 昌義; 若井 栄一; 渡邊 和仁; 他58名*

Nuclear Fusion, 55(8), p.086003_1 - 086003_30, 2015/08

 被引用回数:49 パーセンタイル:1.99(Physics, Fluids & Plasmas)

国際核融合材料照射施設(IFMIF)は、現在、日欧間の幅広いアプローチ協定の基で工学実証・工学設計活動(EVEDA)フェーズにおける研究開発か進行中である。工学設計活動(EDA)は2013年夏、予定通りに終了し、IFMIF中間工学設計書(The IFMIF Intermediate Engineering Design Report: IIEDR)を刊行した。先行フェーズに比べ、多くの点で設計の改善が行われた。特に、超伝導加速器の概念により、ビームロスの低減と運転コストの低減が実現された。照射施設の設計においては、照射モジュールと放射線遮蔽構造体を分離することによって、照射試験の柔軟性、遠隔操作機器の信頼性の向上とコストの削減が実現された。刊行されたIFMIF中間工学設計書は、EVEDA事業が開始された2007年より実施されている工学実証活動(EVA)の成果を補完し、建設判断を行うに足る情報を提供する。またさらに、益々増す核融合分野からの要求に合致した次の目標を定める上での基礎となる。

論文

IFMIF/EVEDA事業におけるリチウムターゲット施設開発の現状

若井 栄一; 近藤 浩夫; 金村 卓治; 平川 康; 古川 智弘; 帆足 英二*; 深田 智*; 鈴木 晶大*; 八木 重郎*; 辻 義之*; et al.

Proceedings of Plasma Conference 2014 (PLASMA 2014) (CD-ROM), 2 Pages, 2014/11

IFMF/EVEDA(国際核融合材料照射施設の工学実証・工学設計活動)において、世界最大流量率(3000リットル/分)を持つリチウム試験ループを用い、幅100mmで厚さ25mmの自由表面を持つ高速(15m/s)リチウム流を、IFMIFの運転条件(250$$^{circ}$$C、約10$$^{-3}$$Pa)で安定なリチウム流の形成を示す実証試験に成功した。また、リチウム施設開発におけるリチウム純化、リチウム安全や遠隔操作技術を含む最近の工学実証においても、いくつかの優れた結果が得られるとともに、リチウム施設に関する工学設計を併せて評価した。これらの研究開発で得られた成果は、核融合炉材料の開発に重要なキーテクノロジーとなる核融合炉の照射環境を模擬する加速器駆動型中性子源の開発を大きく進展させるものである。

論文

Engineering validation and engineering design of lithium target facility in IFMIF/EVEDA project

若井 栄一; 近藤 浩夫; 金村 卓治; 古川 智弘; 平川 康; 渡辺 一慶; 井田 瑞穂*; 伊藤 譲; 新妻 重人; 枝尾 祐希; et al.

Fusion Science and Technology, 66(1), p.46 - 56, 2014/07

 被引用回数:4 パーセンタイル:59.06(Nuclear Science & Technology)

EVEDA Lithium Test Loop (ELTL) has been designed and constructed, has operated a liquid lithium flow test facility with the world's highest flow rate and has succeeded in generating a 100-mm-wide and 25-mm-thick free-surface lithium flow along a concave back plate steadily at a high speed of 20 m/s at 300$$^{circ}$$C for the first time in the world. This result will greatly advance the development of an accelerator-based neutron source to high energy and high density, one of the key objectives of the fusion reactor materials development under the BA (Broader Approach) Activities. Recent related engineering validation and engineering design of the lithium facility has been evaluated.

論文

IFMIF; Overview of the validation activities

Knaster, J.*; Arbeiter, F.*; Cara, P.*; Favuzza, P.*; 古川 智弘; Groeschel, F.*; Heidinger, R.*; Ibarra, A.*; 松本 宏*; Mosnier, A.*; et al.

Nuclear Fusion, 53(11), p.116001_1 - 116001_18, 2013/11

AA2013-0294.pdf:2.55MB

 被引用回数:58 パーセンタイル:2.9(Physics, Fluids & Plasmas)

日欧協力による幅広いアプローチ活動の下、IFMIF/EVEDA事業は、次の段階のIFMIF建設を目途としている。主要施設である(1)加速器、(2)標的、(3)試験設備の実証活動では、フルスケールのプロトタイプ、もしくは、直接、IFMIFへ外挿可能なスケールダウンモデルを製作している。1.125MW(125mA, 9MeV)の重陽子ライナックの据付が2013年3月に日本の六ヶ所で始まる。日本の大洗で稼動中の世界最大の液体リチウム試験ループは、今後、意欲的な実験が計画されている。フルスケールの高中性子束試験モジュールには日欧の協力で開発された小型試験片が約千個詰め込まれ、ヘリウムガスループとともにドイツで製作された。フルスケールのクリープ試験用中間中性子束試験モジュールがスイスで製作された。

論文

Status report on the toroidal field coils for the ITER project

Savary, F.*; Bonito Oliva, A.*; Gallix, R.*; Knaster, J.*; 小泉 徳潔; Mitchell, N.*; 中嶋 秀夫; 奥野 清; Sborchia, C.*

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 20(3), p.381 - 384, 2010/06

 被引用回数:18 パーセンタイル:29.75(Engineering, Electrical & Electronic)

ITER・TFコイル及びTFコイル構造材の調達取り決めが、調達担当極である欧州及び日本によって2008年に調印された。TFコイル及び構造材の調達取決めでは、はじめにこれらの製作技術の検証試験を実施することとなっている。欧州及び日本の国内機関は、2009年に、これらの作業のための契約を締結し、調達作業を開始した。一方、ITER機構では、ダブル・パンケーキ製作の合理化に伴う設計変更に対して解析を行い、合理化が可能であることを示した。加えて、新たに開発された耐放射線性に優れた樹脂の照射試験を実施している。試験は、2010年に完了し、開発した樹脂の性能検証を完了する予定である。

口頭

Fusion technology activities through the Broader Approach IFMIF-EVEDA project

松本 宏; Knaster, J.*; Heidinger, R.*; 杉本 昌義; Ibarra, A.*; Mosnier, A.*; Heinzel, V.*; Massaut, V.*; Micciche, G.*; M$"o$slang, A.*

no journal, , 

国際核融合材料照射施設(IFMIF)工学設計及び実証試験活動は2007年に欧州と日本の間で結ばれた幅広い活動協定に基づき開始され、IFMIFプラントを建設するうえでの主要な技術課題を実証するサブプロジェクトを同時に進めながらIFMIFの工学設計を完成させることを目的とし、以下のサブプロジェクトより構成される。(1)IFMIFの工学設計をし、その建設,運転,廃止措置に関する決定に必要な情報を提供する。(2)IFMIFの 困難な技術課題を実証するために、原型加速器,リシウムループ,照射サンプルを格納するリグなどを設計制作し、運転試験を行う。工学設計は2013年3月までに主な設計作業を完了し、6月に中間設計報告書を完成させ、終了の予定である。発表ではこれまでに得られた実証試験からの知見をとり入れながら完成しつつある工学設計の概要、またこれまでの実証試験の成果、今後5年間に渡り続く加速器実証試験のスケジュール、予定などを発表する。

口頭

Result of ITER TF coil sub and full scale trials performed in Japan

松井 邦浩; 小泉 徳潔; 辺見 努; 高野 克敏; 梶谷 秀樹; 井口 将秀; 千田 豊; 中嶋 秀夫; Knaster, J.*; Foussat, A.*

no journal, , 

原子力機構は、日本の国内機関として、ITERトロイダル磁場(TF)コイルの製作を担当している。TFコイルの製作に先立ち、巻線,浸絶縁,処理及びラジアプレート(RP)に関する技術的課題の解決、及び、製作手順を確立するために、中規模及び実規模の試作を実施した。中規模の試作においては、(1)0.01%の高精度での巻線装置の開発、(2)熱処理による導体伸縮量(0.073%)の評価、(3)耐放射線性に優れたシアネートエステル(CE)樹脂を用いた含浸手法の確立を達成した。また、実規模の試作においては、実規模のRPを製作し、平面度2mm以内の要求を満足した。これらの試作から主たる課題を解決し、実機TFコイルの製作を開始した。

口頭

IFMIF/EVEDA事業のリチウムターゲット施設の開発状況

若井 栄一; 近藤 浩夫; 金村 卓治; 古川 智弘; 平川 康; 中庭 浩一; 伊藤 譲; 田中 浩; 辻 義之*; 伊藤 高啓*; et al.

no journal, , 

IFMIF/EVEDA事業ではリチウムターゲット施設開発のため、実機の約1/3の流量(最大3000リットル/分)を持つリチウム試験ループを原子力機構大洗研究開発センターに建設し、各種機器の機能性試験及び総合性能試験を実施している。平成26年2月に250$$^{circ}$$Cにて高真空下で(15m/s)高速自由表面を持つ高速Li流動試験に成功した。また、欧州キャビテーション計測を協力・実施した。本リチウムターゲット系研究開発の活動は大学連携協力試験下で、計測系、純化系、遠隔操作系の各種実証試験・評価を実施している。各テーマでは、まだ残された課題がいくつもあるが、IFMIF建設判断に必要な、より明確な工学実証評価を平成26年度に完了させる予定である。

口頭

LIPAc, the 125 mA / 9 MeV / CW deuteron IFMIF's prototype accelerator; What lessons have we learnt from LEDA ?

Scantamburlo, F.*; Knaster, J.*; 奥村 義和; 春日井 敦; 設楽 博之*; Chauvin, N.*; Gobin, R.*; Nghiem, P. A. P.*

no journal, , 

IFMIFの条件40MeV/125mA/連続の重陽子加速の実現性のため、IFMIFの工学実証・工学設計段階では、9MeV/125mA/連続の重陽子加速運転を目標とした要素機器の設計と開発が欧州の研究機関を中心に侍史うされている。米国のロスアラモス研究所の陽子加速器LEDAでは、既に1999-2001年にかけて、6.7MeV/100mA/連続動作を成功裏に達成している。LEDAで得られた経験を評価し、いかにIFMIF原型加速器LIPAcが技術的限界を超えようとしているか説明する。

口頭

FPGA utilization of the accelerator interlock system through MPS development in LIPAc

西山 幸一; 高橋 博樹; 榊 泰直; 成田 隆宏; 小島 敏行*; Knaster, J.*; Marqueta, A.*

no journal, , 

核融合炉材料の健全性評価のため、14MeVの中性子を生成照射する国際核融合材料照射施設(IFMIF)の開発が進められている。IFMIFの工学実証のため六ヶ所村に導入される、リニアIFMIFプロトタイプ加速器(LIPAc)は9MeV, 125mA, 1.125MWのCW重陽子ビームを生成する。LIPAc機器保護システム(MPS)は、異常なビームやその他の危険から構成機器を保護する重要なインターロックシステムで高速な信号処理が求められる。LIPAc MPSでは高速処理機能をFPGAを用いることにより実現している。本発表ではLIPAc MPSを通じて加速器制御システムでのFPGA技術の適用とその応用について記載する。

口頭

Evaluation of Lithium Target Facility of IFMIF in IFMIF/EVEDA Project

若井 栄一; 金村 卓治; 近藤 浩夫; 古川 智弘; 平川 康; Micciche, G.*; Heidinger, R.*; Knaster, J.*; 杉本 昌義

no journal, , 

EVEDA (Engineering Validation and Engineering Design Activity) Lithium Test Loop (ELTL) with the world's highest flow rate of 3000 L/min was succeeded in generating a 100 mm wide and 25 mm thick free-surface lithium flow steadily under the IFMIF operation condition of a high-speed of 15 m/s at 523 K in a vacuum of 0.001 Pa, on 5th February 2014, by the design development and optimization of operation condition. This result will greatly advance the development of an accelerator-based neutron source to high energy and high-density as an important key technology for development of fusion reactor materials. Recent related engineering validation and engineering design of lithium facility was also evaluated and the main contents were summarized.

口頭

Vision of the neutron source for the post BA activities

大平 茂; 落合 謙太郎; 杉本 昌義; 春日井 敦; 奥村 義和; 牛草 健吉; Ibarra, A.*; Heidinger, R.*; Knaster, J.*

no journal, , 

IFMIF/EVEDA事業では、EVEDAリチウム試験ループで安定したリチウム流の実現が実証され、原型加速器では入射器において成果が生み出されつつあるが、BA運営委員会では十分に長い時間をかけてLIPAcの信頼性をテストするために、延長の可能性の検討が要請されている。これらのBA活動の進捗状況と成果を基に、EUと日本はポストBA活動の連携の検討を2014年の初めに開始し、現在の連携協力の可能性のある領域として、既存のBA活動の発展あるいは増強が検討されている。この議論の中で、DONESあるいはA-FNSという名称で、IFMIF加速器の1基分を備えた中性子源を備える必要があると評価がなされた。本発表ではIFMIF/EVEDA事業の現状及び成果を紹介するとともに、日本、欧州それぞれの中性子源の検討について述べる。

口頭

強力中性子源用リチウムターゲット系と試験設備系施設の研究開発

若井 栄一; 近藤 浩夫; 金村 卓治; 平川 康; 古川 智弘; 菊地 孝行; 伊藤 譲*; 帆足 英二*; 吉橋 幸子*; 堀池 寛*; et al.

no journal, , 

核融合原型炉開発のための幅広いアプローチ活動の中で国際核融合炉材料照射施設(IFMIF)の工学実証・工学設計活動(EVEDA)は2007年中旬から実施した。IFMIFは加速器施設、Liターゲット施設、試験設備施設、照射後試験施設などから構成する。本研究発表ではLiターゲット施設と試験設備施設を主とした研究開発において、国内の協力体制の下、日本が担当した一連の工学実証試験や工学設計を良好な結果を得て完遂した成果内容を報告する。本成果はIFMIFなどの核融合用強力中性子源施設の実現に向けた飛躍的な技術進歩であり、日欧国際協力における成果として核融合研究開発に大きく貢献したものである。

口頭

Cryoplant system for IFMIF/EVEDA prototype accelerator

春日井 敦; Bazin, N.*; Cara, P.*; Chel, S.*; Gex, D.*; Heidinger, R.*; 吉田 清; 伊原 彰; Knaster, J.*; 近藤 恵太郎; et al.

no journal, , 

国際核融合材料照射施設(IFMIF)は、原型炉の開発のために必要な十分高い中性子エネルギーの発生と照射領域を確保できる、D-Li反応を利用した加速器駆動型の中性子源を目指す。日欧の国際協力である幅広いアプローチ活動(BA)活動の一部であるIFMIF/EVEDA事業は、工学設計活動と技術的実現か創世を判断する工学実証活動を行うミッションを与えられている。IFMIF/EVEDA事業において開発が進められている原型加速器は、主に入射器、高周波四重極加速器、超伝導加速器からなる。超伝導加速器に必要なクライオプラントの設計が完了し、機器の調達が始まっている。そして日本での高圧ガスの許認可後に、9月から六ヶ所サイトにおいて据付けが開始される予定である。本論文はIFMIF/EVEDA原型加速器のためのクライオプラントシステムについてまとめたものである。

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