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中村 博紀*; 早川 教*; 柴田 明裕*; 佐々 京平*; 山野 秀将; 久保 重信
Proceedings of 12th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS12) (Internet), 7 Pages, 2022/10
デブリベッドの長期冷却性評価のため、本研究ではデブリベッドモジュールと連成させた3次元解析手法を開発した。連成解析により、浸漬型直接炉心冷却熱交換が稼働後に、ホットプレナムとコールドプレナムの間で冷却材の自然循環が4つの中間熱交換器を通じて確立されることを示した。デブリベッドに接したコールドプールは継続的に冷却され、自然循環だけなく、ホットプールとコールドプールを隔てる分離板を通じた熱伝達により冷却される。デブリベッドの温度分布に対するコアキャッチャ周辺の3次元流れの影響は現在の計算条件では20
C程度であった。
山野 秀将; 久保 重信; 時崎 美奈子*; 中村 博紀*
Proceedings of International Conference on Topical Issues in Nuclear Installation Safety; Strengthening Safety of Evolutionary and Innovative Reactor Designs (TIC 2022) (Internet), 12 Pages, 2022/10
日本で設計された新型ナトリウム冷却高速炉の独特な設計の特徴は、設計拡張状態(DEC)において、受動的炉停止系,受動的崩壊熱除去系(DHRS),異常な過渡時スクラム失敗(ATWS)事象に対する炉内事象終息(IVR)概念である。本論文では、日本で研究された事象シーケンスのための数値解析手法を記述するとともに、典型的なATWS事象に対する受動的炉停止系及び溶融炉心物質のIVRのためのシビアアクシデント対策の有効性を示す。受動的炉停止能力のため、数値解析により、厳しいATWS事象に対して自己作動型炉停止系の有効性を示した。その際、温度応答遅れ時間を流体力学計算(CFD)コードにより評価した。また、デブリベッド冷却性評価のため、最近、3次元CFD解析コードと1次元デブリベッドモジュールを結合させた手法を開発し、受動的DHRSを用いてデブリベッド周辺の3次元流動場を模擬するとともに、コアキャッチャーでのデブリベッド冷却性を示した。
北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 高木 靖彦*; 中村 智樹*; 廣井 孝弘*; 松岡 萌*; et al.
Nature Astronomy (Internet), 5(3), p.246 - 250, 2021/03
被引用回数：43 パーセンタイル：96.93(Astronomy & Astrophysics)2019年4月「はやぶさ2」ミッションは、地球に近い炭素質の小惑星(162173)リュウグウの人工衝撃実験を成功させた。これは露出した地下物質を調査し、放射加熱の潜在的な影響をテストする機会を提供した。はやぶさ2の近赤外線分光器(NIRS3)によるリュウグウの地下物質の観測結果を報告する。発掘された材料の反射スペクトルは、表面で観測されたものと比較して、わずかに強くピークがシフトした水酸基(OH)の吸収を示す。これは、宇宙風化や放射加熱が最上部の表面で微妙なスペクトル変化を引き起こしたことを示している。ただし、このOH吸収の強度と形状は、表面と同様に、地下物質が300Cを超える加熱を経験したことを示している。一方、熱物理モデリングでは、軌道長半径が0.344AUに減少しても、推定される掘削深度1mでは放射加熱によって温度が200Cを超えて上昇しないことが示されている。これは、リュウグウ母天体が放射加熱と衝撃加熱のいずれか、もしくは両方により熱変化が発生したという仮説を裏付けている。
小野田 雄一; 近澤 佳隆; 中村 博紀*; Barbier, D.*; Dirat, J.-F.*
Proceedings of 27th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-27) (Internet), 8 Pages, 2019/05
仏実証炉ASTRIDは、その炉寿命として60年を目標としている。これを達成するための予備的設計評価を通じて、交換不可能な原子炉容器内機器への熱負荷に対する構造健全性に関する技術課題が明らかとなってきた。そのような機器の一つが、原子炉容器内の一次冷却材高温槽と低温槽とを区分している内容器である。この内容器の寿命を、フランスの構造規格であるRCCMrXに沿って評価する必要があるが、このためには構造健全性の観点から最も不利な条件となる熱流動過渡を同定する必要がある。この過渡の候補としてScram(通常の緊急炉停止)とLoss of grid(外部電源喪失)を選定し、原子炉容器内の3次元熱流動解析を実施して、最も不利な過渡条件の同定を試みた。その結果、Loss of gridの場合、流量の低下によって原子炉容器内冷却材の温度成層化が顕著となり、内容器板厚内の温度分布が通常運転時と逆転する結果となった。この結果は構造物に対する熱負荷の観点からはより厳しいものとなる。この論文では、熱流動過渡条件下における内容器の温度変化を詳細に解析した結果を示した。次の段階では、ここで得られたデータを用いて、内容器構造の寿命期間中における構造健全性を評価する。
北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 荒井 武彦*; 仲内 悠祐*; 中村 智樹*; 松岡 萌*; et al.
Science, 364(6437), p.272 - 275, 2019/04
被引用回数：259 パーセンタイル：99.73(Multidisciplinary Sciences)小惑星探査機はやぶさ2のターゲット天体であるリュウグウは、始原的な炭素質物質で構成されていると考えられている。はやぶさ2に搭載された近赤外分光計(NIRS3)によって、天体の表面組成を得た。天体全体の観測で、弱く細い吸収が2.72ミクロンに確認され、OHを含む鉱物の存在を示している。弱いOH吸収と低いアルベドは熱やショックによって変質を受けた炭素質コンドライトに似ている。OHバンドの位置はほとんど一定であり、衝撃片の集合によって形成されたリュウグウは組成的に均質であることを示している。
岩田 隆浩*; 北里 宏平*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 荒井 武彦*; 荒井 朋子*; 平田 成*; 廣井 孝弘*; 本田 親寿*; 今栄 直也*; et al.
Space Science Reviews, 208(1-4), p.317 - 337, 2017/07
被引用回数：54 パーセンタイル：71.62(Astronomy & Astrophysics)C型小惑星リュウグウを目指す小惑星探査機ハヤブサ2に搭載された近赤外分光計NIRS3は1.8から3.2ミクロンまでの感度を持つ。NIRS3は小惑星の反射スペクトルを計測することで、3ミクロンバンドに現れる水に起因する吸収を検出することを目的としている。InAsフォトダイオードリニアイメージセンサと188Kでの動作を可能とする受動冷却システムによって、本分光計は十分な感度とダークノイズを達成できる。NIRS3フライトモデルは打ち上げ前に地上で性能評価実験が行われ、小惑星表面の水質変成度を決定できるだけのSN比があることが確認された。小惑星表面の計測では、小惑星の熱変性度や、炭素質コンドライトとの対応関係を明らかにできるだろう。
田中 正暁; 天野 克則*; 石川 信行; 鍋島 邦彦; 大島 宏之; 大山 一弘*; 中村 博紀*; 市原 隆司*
no journal, ,
原子力機構ではMFBRの協力の下、ナトリウム冷却高速炉の安全性強化の一環として、過酷事故(シビアアクシデント)時を含む崩壊熱除去時の多様な炉内冷却システムの成立性確認を目的とするナトリウム試験(AtheNa-RV/DHRS)の概念設計を進めている。本報では、崩壊熱除去に関する既往研究調査結果及び暫定体系での予備解析結果を基に試験要求項目について検討した結果及び試験装置の具体化に係る設計課題について報告する。
田中 正暁; 江連 俊樹; 石川 信行; 鍋島 邦彦; 大山 一弘*; 中村 博紀*; 市原 隆司*
no journal, ,
過酷事故(SA:シビアアクシデント)時を含む崩壊熱除去時の多様な炉内冷却システムの成立性確認を目的とするナトリウム試験装置(AtheNa-RV/DHRS)の設計検討を行っている。平成29年度実施した試験要求項目に対応した炉心構成要素及び直接炉心冷却系熱交換器等の主要構造物の検討結果を報告する。
田中 正暁; 江連 俊樹; 石川 信行; 宮越 博幸; 清水 亮*; 中村 博紀*; 大山 一弘*
no journal, ,
過酷事故(SA:シビアアクシデント)時を含む崩壊熱除去時の多様な炉内冷却システムの成立性確認を目的として設計検討を行っているナトリウム試験装置(AtheNa-RV/DHRS)に対し、総合効果試験としての要求項目に対応した系統構成及び炉心冷却器(DHX)を含む試験体概念の検討結果を報告する。
中村 博紀*; 内田 昌人*; 早川 教*; 的場 一洋*; 渡辺 収*; 小野田 雄一; 田中 正暁
no journal, ,
600MWe級のタンク型ナトリウム冷却高速炉における自由液面からのカバーガスの巻込みを防止するため、その対策構造を検討するとともに、その効果を解析により評価した。まず対策構造としてリング状のバッフルプレート(BP)の原子炉容器壁への設置を検討した。このBPの幅及び設置深さをパラメータとしたCFD解析を実施し、液面流速が最も遅くなる構造として幅0.8m、設置深さ2.2mを得た。この対策構造を設置した場合のガスコア長さをガス巻込み判定手法を用いて評価したところ、最大ガスコア長さは約4mとなり、対策構造無しのガスコア長さ約20mと比較すると大幅に低減し、対策構造の有効性が確認された。一方、評価されたガスコア長さは液面からIHX入口窓上端までの距離2.5mより長いため、ガスコアがIHX窓部に到達しガス巻込みを発生させる可能性がある。今後はより有効な対策構造の検討と、ガス巻き込み評価手法の精緻化を行う予定である。
中村 博紀*; 柴田 明裕*; 早川 教*; 山野 秀将; 久保 重信
no journal, ,
3次元CFDコードと1次元デブリベッド評価モジュール(DBモジュール)のカップリングコードを用いて、コアキャッチャ上のデブリベッドの冷却性評価を実施し、長期安定冷却が達成できる見通しを得た。
Takir, D.*; 北里 宏平*; Milliken, R. E.*; 岩田 隆浩*; 安部 正真*; 大竹 真紀子*; 松浦 周二*; 荒井 武彦*; 仲内 悠祐*; 中村 智樹*; et al.
no journal, ,
宇宙航空研究開発機構(JAXA)の探査機・サンプルリターンミッション「はやぶさ2」は、地球近傍小惑星Ryuguに到着した。この小惑星は、原始的な炭素質天体に分類される。ここでは、「はやぶさ2」探査機に搭載された近赤外線分光器(NIRS3)の最近の観測結果を報告する。この観測は、リュウグウの表面組成の直接測定と、リターンサンプルのコンテクストを提供する。NIRS3は、観測された表面全体に2.72マイクロメートルを中心とする弱く狭い吸収特性を検出した。この吸収特性は、OHを含む鉱物の存在に起因する。また、NIRS3の観測により、リュウグウは探査機による近接観測で最も暗い天体であることが明らかになった。OHの強度と低いアルベドから、熱衝撃変成された、あるいは炭素に富む宇宙風化した始原的な水和炭素質コンドライトと一致する。
相澤 康介; 山野 秀将; 松永 尚子*; 中村 博紀*; 嶋田 廉*; 内田 昌人*
no journal, ,
次世代ナトリウム冷却高速炉では、異常な過渡時スクラム失敗事象(ATWS)対策に受動的炉停止系として自己作動型炉停止機構(Self-Actuated Shutdown System: SASS)を採用している。SASSは、温度上昇により温度感知合金の磁性が変化する特性を利用して炉心出口の温度上昇に伴い受動的に制御棒を落下させる機構であり、SASSを有効に機能させるためには、燃料集合体からの高温流体を速やかに温度感知合金まで導くことが重要となる。本発表では、次世代ナトリウム冷却高速炉のSASS性能評価手法の研究方針及び研究状況を報告する。
