Evaluation of power distribution calculation of the very high temperature reactor critical assembly (VHTRC) with Monte Carlo MVP3 code

Simanullang, I. L.*; 中川 直樹*; Ho, H. Q.; 長住 達; 石塚 悦男; 飯垣 和彦; 藤本 望*

Annals of Nuclear Energy, 177, p.109314_1 - 109314_8, 2022/11

https://doi.org/10.1016/j.anucene.2022.109314

Power distribution plays a significant role in preventing the fuel temperature exceeds the safety limit of 1600C in high-temperature gas-cooled reactors. The experiment to measure the power distribution in the graphite-moderated system was carried out with the Very High Temperature Reactor Critical Assembly facility. In the previous study, the power distribution in the VHTRC was calculated using a nuclear design code system based on diffusion calculation. The results showed a maximum discrepancy of up to 20 between the experiment and calculated values in the axial direction. The large discrepancy occurred near the boundary of fuel and reflector regions. This study describes the evaluation results of pin-wise power distribution of the VHTRC with the Monte Carlo MVP3 code. The calculation results were in good agreement with the measured results. In the axial direction, the discrepancy was less than 1 around the boundary of fuel and reflector regions.

Excellent feature of Japanese HTGR technologies

西原 哲夫; Yan, X.; 橘 幸男; 柴田 大受; 大橋 弘史; 久保 真治; 稲葉 良知; 中川 繁昭; 後藤 実; 植田 祥平; et al.

JAEA-Technology 2018-004, 182 Pages, 2018/07

JAEA-Technology-2018-004.pdf:18.14MB

日本における高温ガス炉の研究開発は1960年代後半に開始した。原子力機構は国内メーカーと協力して、システム設計, 燃料, 黒鉛, 金属材料, 原子炉技術, 高温機器, 燃料・黒鉛の照射試験、高温熱利用技術等の研究開発を実施してきた。1990年に日本初の高温ガス炉である高温工学試験研究炉HTTRの建設を開始し、1998年に初臨界に達し、その後、様々な試験運転を行い、日本の高温ガス炉技術を確立するとともに、高温ガス炉が有する固有の安全性を実証してきた。本報告書では、高温ガス炉システムの設計例、日本が有する世界最高の高温ガス炉技術及びHTTRの建設、運転保守を通じて得られた知見、熱利用技術について紹介する。

Characteristic confirmation test by using HTTR and investigation of absorbing thermal load fluctuation

本多 友貴; 栃尾 大輔; 佐藤 博之; 中川 繁昭; 小野 正人; 藤原 佑輔; 濱本 真平; 飯垣 和彦; 高田 昌二

Proceedings of 24th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-24) (DVD-ROM), 5 Pages, 2016/06

https://doi.org/10.1115/ICONE24-60355

現在HTTRでは特性確証試験を実施しており、これらのうち、熱負荷変動試験をHTTR再稼働後に予定している。予備解析から、熱負荷変動により原子炉入口温度が変動した場合でも原子炉出口温度が安定することを確認している。これは、高温ガス炉が熱負荷吸収特性を持つことを意味している。本論文はこの高温ガス炉の熱負荷吸収のメカニズムに注目し、高温ガス炉の熱負荷吸収特性は大きな負の減速材反応度に起因することを解析により示した。さらに、原子炉中間地点において、黒鉛減速材反応度の添加傾向が逆転していることを明らかにした。本傾向は原子炉入口と原子炉出口のHe温度の差が大きい高温ガス炉特有のものと考えられる。

HTTRのコールド試験による設備健全性の再確認

小野 正人; 篠原 正憲; 飯垣 和彦; 栃尾 大輔; 中川 繁昭; 島崎 洋祐

JAEA-Technology 2013-042, 45 Pages, 2014/01

JAEA-Technology-2013-042.pdf:10.51MB

HTTRは東北地方太平洋沖地震後の確認試験から約2年経過しており、その間に発生した余震や経年による損傷・劣化等の影響を受け、動的機器等の機能、配管・容器等の気密性、制御系の機能等の健全性が維持されているかは未確認であった。それらの健全性を確認するため、設備を起動して取得したプラントデータを過去のデータと比較することで異常の有無を評価した。その結果、冷却設備の全てのデータに異常は認められず、動的機器等の機能、配管・容器等の気密性、制御系の機能等の健全性が維持されていることを確認した。

Integrated on-line plant monitoring system for HTTR with neural networks

鍋島 邦彦; Subekti, M.*; 松石 智美*; 大野 富生*; 工藤 和彦*; 中川 繁昭

Journal of Power and Energy Systems (Internet), 2(1), p.92 - 103, 2008/00

https://doi.org/10.1299/jpes.2.92

HTTR(熱出力30MW)のオンライン監視システムにニューラルネットワークを適用した。本システムでは、幾つかのニューラルネットワークがそれぞれ独立に、異なる構成,入出力信号,学習則で、プラント動特性をモデル化している。その中の1つである自己相関型多層パーセプトロン(MLP)は、正常な運転データのみで学習を行い、プラント全体に渡る信号を予測することで、リアルタイム監視を行うものである。その他のネットワークは、オンラインでの反応度予測及び監視,ヘリウムリークの監視を行う。オンラインテストの結果から、それぞれのニューラルネットワークが精度良い予測と信頼性のある異常検知をできることが示された。

Real-time HTTR condition monitoring with neural networks

鍋島 邦彦; 中川 繁昭; 牧野 純*; 工藤 和彦*

Proceedings of International Symposium on Symbiotic Nuclear Power Systems for 21st Century (ISSNP) (CD-ROM), p.142 - 147, 2007/07

2つのタイプのニューラルネットワークを用いて、HTTRの実時間状態監視を行った。自己相関型多層パーセプトロン(MLP)で、プラント全体の動特性をモデル化し、いろいろな種類の異常事象を検知することができた。もう一つのニューラルネットワークは、MLPが異常を検知した後、ヘリウム漏洩の発生時間と漏洩量を推定することができる。

Pressure-induced valence change in the rare earth metals; The Case of praseodymium

立岩 尚之; 中川 彰利*; 藤尾 和彦*; 河江 達也*; 竹田 和義*

Journal of Alloys and Compounds, 408-412, p.244 - 247, 2006/02

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2005.04.032

希土類単体プラセオジミウム(Pr)は20GPaにおいてd-fcc結晶構造(Pr-III相)から-U型(Pr-IV相)へと結晶構造が変化する。この転移は16%に及ぶ体積収縮を伴い、Prイオンの価数転移に起因すると考えられている。高圧相では2つの4f電子が遍歴的電子状態にあると考えられる。Pr-IV相の電子状態を調べるため、われわれは32GPaまでダイヤモンドアンビルセルを用いた高圧下電気抵抗測定を行った。Pr-IV相における電気抵抗の温度依存性は上に凸の特徴を示し、4f電子はフェルミエネルギー近傍で狭い準粒子バンドを形成することが示唆される。また、Pr-IV相ではで電気抵抗異常が出現する。低温における電気抵抗の磁場依存性などから考慮して、磁気的基底状態が示唆される。の起源について議論する。

Hybrid monitoring system for high temperature gas cooling reactor

鍋島 邦彦; Tuerkcan, E.*; 鈴土 知明; 中川 繁昭; 井上 浩司*; 大野 富生*; 工藤 和彦*; 鈴木 勝男

Proc. of Human-Computer Interaction International'99, 2, p.1187 - 1191, 1999/00

ニューラルネットワークとエキスパートシステムを組み合わせたハイブリッド監視システムを開発し、高温ガス冷却炉HTTRに適用する。本監視システムは、フィードバック結合を持つカレントニューラルネットワークを用いて原子炉の動特性モデルを構築することにより、微小な異常兆候を早期に検知し、このネットワーク出力と運転員からのプラント情報を基にエキスパートシステムで異常を診断する。また、マンマシンインターフェイスを考慮し、運転員支援のための適切な表示も行う。これまでに、動特性解析コードACORDを利用して、正常運転及びいくつかの異常事象のシミュレーションデータを作成し、監視システムの性能評価を行った。その結果、このシステムがHTTRの異常検知・診断にも有効であることが明らかになった。

高エネルギー分解能Si結晶アナライザー背面反射型分光器DNAの装置仕様と建設状況,3

柴田 薫; 高橋 伸明; 川北 至信; 中島 健次; 稲村 泰弘; 中谷 健; 相澤 一也; 曽山 和彦; 及川 健一; 吉田 登; et al.

no journal, , 

Si結晶アナライザー背面反射型分光器(DNA)は約1eVの高エネルギー分解能を実現し、生体関連物質の機能解明,高分子等のソフトマター物質,電池材料等の機能性材料の開発,磁性物質の研究等の幅広い研究分野で役立つことが期待されており、現在J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)に建設が進められている。装置概要は以下の通りである。結合型中性子源から発生する大強度の比較的時間幅の広い中性子ビーム(BL02ビームライン)を高性能スーパーミラーガイド管によって約42m下流の試料位置まで輸送する。途中複数のディスク・チョッパーによってそのパルスビームを整形、入射中性子波長範囲を調整する。試料から約2.3m離れた位置に試料中心を取り囲むように、アルミニウム製精密球面に貼り付けられたSi結晶ウエハによって、試料から散乱された中性子線のうちブラッグ反射条件に合うエネルギーの中性子線のみを反射し、試料近傍の上下に設置された位置敏感型中性子検出器に検出させる。装置建設の完成は、来年平成23年夏ごろを目標として、その後約半年間、コミッショニングを行い、平成24年4月以降供用運転を開始する予定である。

Si結晶アナライザー背面反射型高エネルギー分解能分光器DNAの建設状況報告,5

柴田 薫*; 高橋 伸明; 川北 至信; 蒲沢 和也*; 山田 武*; 上野 広樹; 島倉 宏典; 中島 健次; 神原 理; 稲村 泰弘; et al.

no journal, , 

現在、J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)BL02に建設が進められている、ダイナミクス解析装置DNA分光器は、本邦初めてのSi完全結晶ウエハを結晶アナライザーに用いる背面反射逆転配置飛行時間型分光器である。装置の建設作業完成は、平成23年11月末を目標として、その後コミッショニングを行い、平成24年3月末以降供用運転を開始できるように工程を調整している。現在ビームライン遮蔽体,本体遮蔽体設置がほぼ終了した状態である。今後、ガイド管, チョッパー, 本体真空槽, 分光器内分光機器, 中性子検出器等の設置・調整を行い、その後コミッショニング測定を行い装置パラメータの調整を行う予定である。また、平行して分光器の性能をおもに決定するSi単結晶ウエハを貼り付けた超精密球面アナライザーユニットの製作工程を進めている。