Engineering and maintenance studies of the ITER diagnostic upper port plug

佐藤 和義; 大森 順次; 近藤 貴; 波多江 仰紀; 梶田 信*; 石川 正男; 閨谷 譲; 海老沢 克之*; 草間 義紀

Fusion Engineering and Design, 84(7-11), p.1713 - 1715, 2009/06

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2009.01.085

ITERの計測装置は、中性子遮蔽構造を兼ね備えたポートプラグと呼ばれる構造体に組み込まれる。日本が調達を予定している上部ポートプラグは長さ約6m,重量約22tの片持ち構造であるため、構造健全性を評価することは必須である。このため、ディスラプション時における電磁力解析結果をもとに三次元モデルを用いて変位及び応力を評価した。ポートプラグ先端に荷重を与え静/動解析により変位量を求めたところ、最大変位約9mm,動的拡大係数1.45が得られた。これはポートとの隙間20mmに対して製作・組立誤差を考慮すると設計裕度はほとんど見込めない。このため、ブランケット遮蔽モジュール先端にスリットを3本設け電磁力の低減を図ったところ、変位量は5mm以下に低減できることがわかった。一方応力については、局所的に高応力箇所は認められたものの、補強等で低減できる範囲であることがわかった。以上の結果から、ポートプラグは応力上の問題はなく、変位抑制対策を取ることで健全性を確保できる見通しを得た。また、ポートプラグの保守・組立時のシナリオについて検討し、内部フレーム及び把持機構を設けることにより、シナリオが成立する見通しを得た。

Development of ITER diagnostic upper port plug

佐藤 和義; 大森 順次; 海老沢 克之*; 草間 義紀; 閨谷 譲

Plasma and Fusion Research (Internet), 2, p.S1088_1 - S1088_4, 2007/11

https://doi.org/10.1585/pfr.2.S1088

ITER計画において日本が調達する予定の上部計測ポートプラグは、長さ約6m,重量約22tの片持ち構造であるため、高い剛性が要求される。また、ポートプラグには計測のための開口部及び光学路を有するため、これらを考慮した電磁力及び中性子遮蔽解析による評価が不可欠である。このため、製作性を考慮したポートプラグの構造について検討するとともに、中性子の遮蔽や保守時の作業スペースを考慮したポートプラグ内への計測機器の配置を検討した。その結果、汎用品である板材とリブを組合せることにより設計案の鍛造品で構成される構造と同等の剛性を有することを見いだした。また、ポートプラグ内にすべての計測機器,関連する冷却管や信号線を組み込むとともに互いに干渉せず作業空間も確保した配置案を提案した。本提案に基づき電磁力解析を実施したところ、片持ち構造の根本であるフランジ部にかかる最大モーメントとして約1MNmが得られ、設計基準値を十分に下回る可能性を見いだした。

六ヶ所サイト構内施設配置の検討

佐藤 和義; 上原 正晴*; 田村 耕作*; 橋本 正義*; 荻野 俊治*; 薬研地 彰; 永松 伸英*; 関谷 重樹*; 高橋 英雄*; 本橋 啓一*; et al.

JAEA-Technology 2006-024, 114 Pages, 2006/03

JAEA-Technology-2006-024.pdf:24.72MB

国際熱核融合実験炉(ITER)の誘致に向け、2001年の最終設計報告書の取りまとめ以降、我が国の六ヶ所サイトに固有の条件を考慮したサイト依存の検討を実施してきた。このうち、青森県六ヶ所村の弥栄平地区を想定したトカマク施設等の主要施設の構内配置について、ITER施設計画の必要施設及び施設規模の最新情報並びにトカマク複合建家予定地付近の最新地盤情報をもとに、配置案の検討を行った。その結果、(1)トカマク複合建家を支持岩盤が高く、建家の基礎掘削コストの低減及び基礎工事の工程が短縮できる。(2)敷地造成工事の取扱い土量が最も少なくコストを低減でき、2段造成のため敷地利用の裕度が高い。(3)人及び物のアクセス性,騒音・振動の影響回避並びに主要配管・ダクト延長の短縮が可能であることを満たすトカマク複合建家の最適配置案を構築し、六ヶ所サイトにおける構内配置の成案を作成することができた。

System of the advanced volume reduction facilities for LLW at JAERI

樋口 秀和; 門馬 利行; 中塩 信行; 小澤 一茂; 藤平 俊夫; 須藤 智之; 満田 幹之; 黒澤 重信; 邉見 光; 石川 譲二; et al.

Proceedings of International Conference on Nuclear Energy System for Future Generation and Global Sustainability (GLOBAL 2005) (CD-ROM), 6 Pages, 2005/10

日本原子力研究所は、表面線量率が2mSv/h以下の低レベル固体廃棄物を対象として、高い減容比と安定性が得られる溶融処理及び高圧縮処理を行う高減容処理施設を建設整備した。本施設により将来の処分に適した廃棄物パッケージを作製するとともに廃棄物の蓄積を減少することができる。本施設は解体分別保管棟及び減容処理棟から構成される。解体分別保管棟の解体設備では、タンクや塔槽類等200ドラム缶以上の大型廃棄物を、材質や形状に応じて、レーザー切断機,プラズマ切断機等適切な切断機器を選択して切断する。本設備は1999年7月より供用を開始し、前年度まで大型廃棄物を約600m処理し、約1/3に減容した。減容処理棟における処理対象廃棄物は、難燃物やガラス,コンクリート,金属等の不燃物である。放射能評価の容易な原子炉施設から発生した金属廃棄物は、高圧圧縮装置で減容する。その他の放射性物質の種類と量が多種多様な廃棄物は均一化することにより放射能評価が容易に行える金属または非金属溶融設備により減容を行う。減容処理棟は、2003年に整備を終了し、現在、作業者の訓練や均一化のための溶融条件把握のためのコールド運転を実施中であり、2005年度より実廃棄物を用いた運転を開始する予定である。

Diagnostics system of JT-60U

杉江 達夫; 波多江 仰紀; 小出 芳彦; 藤田 隆明; 草間 義紀; 西谷 健夫; 諫山 明彦; 佐藤 正泰; 篠原 孝司; 朝倉 伸幸; et al.

Fusion Science and Technology (JT-60 Special Issue), 42(2-3), p.482 - 511, 2002/09

https://doi.org/10.13182/FST02-A242

JT-60Uの計測診断システムは、約50の計測装置から構成されている。近年、プラズマパラメータの半径方向の分布計測が精度よく行なわれるようになった結果、プラズマの内部構造が明らかになった。また、ミリ波反射計/電子サイクロトロン放射計測により、電子密度/電子温度揺動の測定が行なわれ、プラズマ閉じ込めに関する理解が進展した。さらに、電子温度,中性子発生率,放射パワー,電子温度勾配等の実時間制御実験が、関係する計測装置のデータを利用して行なわれた。これらの計測,及び実時間制御を駆使することにより、高性能プラズマを実現することができた。次期核融合実験炉用計測装置としては、炭酸ガスレーザ干渉計/偏光計,及び協同トムソン散乱計測装置を開発している。

Cyanomethylene formation from the reaction of excited nitrogen atoms with acetylene; A Crossed beam and ab initio study

Balucani, N.*; Algia, M.*; Cartechini, L.*; Casavecchia, P.*; Volpi, G. G.*; 佐藤 圭*; 高柳 敏幸; 黒崎 譲*

Journal of the American Chemical Society, 122(18), p.4443 - 4450, 2000/05

https://doi.org/10.1021/ja993448c

第一励起状態であるN(D)原子のアセチレンとの反応について、公差分子線と高いレベルの分子軌道計算によって調べた。主たる反応メカニズムはN(D)+CHHCCN+Hであり、窒素と水素原子が交換する。この反応はタイタンの大気化学に非常に重要であることが予想される。これまで大気中のCHを含んだ化合物はほとんどイオン分子反応で生成すると考えられていたが、本研究は中性分子間の反応も重要であることを示す。

Theoretical calculations of thermal rate constants for the N(D)+acetylene reaction

高柳 敏幸; 黒崎 譲*; 横山 啓一; 佐藤 圭*; 綱島 滋*

Chemical Physics Letters, 312(5-6), p.503 - 510, 1999/00

https://doi.org/10.1016/S0009-2614(99)00987-2

分子軌道計算結果を用いて、N(D)+CH,CD反応の反応速度定数の変分的遷移状態理論計算を行った。計算値と実験値の比較から、量子力学的効果である非断熱過程が重要であることを明らかにした。さらにこのことを半定量的に確かめるために、正確な分子軌道理論を用いて、長距離領域でのポテンシャルエネルギー曲面の計算を行った。その結果ファンデルワールス領域でポテンシャルの交差が起こっていることがわかった。

Measurements of thermal rate constants for the reactions of N(D,P) with CH and CD between 225 and 292K

佐藤 圭*; 三澤 和昭*; 小林 泰英*; 松井 美穂*; 綱島 滋*; 黒崎 譲*; 高柳 敏幸

Journal of Physical Chemistry A, 103(43), p.8650 - 8656, 1999/00

https://doi.org/10.1021/jp991742l

パルス放射線分解-原子共鳴吸収法を用いてN(D,P)原子とCH及びCDとの反応速度定数を測定した。分子軌道計算結果を用いた遷移状態理論により実験結果を解析した。その結果、非断熱遷移が重要であることを明らかにした。

Measurements of thermal rate constants and theoretical calculations for the N(D,P)+CH and CD reactions

高柳 敏幸; 黒崎 譲*; 三沢 和秋*; 杉浦 円*; 小林 康英*; 佐藤 圭*; 綱島 滋*

Journal of Physical Chemistry A, 102(31), p.6251 - 6258, 1998/00

https://doi.org/10.1021/jp9811631

パルスラジオリシス共鳴吸収法を用いてN(D,P)とCH及びCDの反応速度定数の測定を行った。反応速度定数の温度依存からアレニウスパラメータを決定した。得られた活性化エネルギーはN(D)で約0.5kcalmol、N(P)で約0.9kcalmolであった。H/Dの同位体効果はN(D),N(P)とも非常に小さいことがわかった。また反応速度定数の絶対値についてはN(D)のほうが約3倍大きい。N(D)+CHの反応のメカニズムを調べる目的で、ab initio分子軌道計算を行った。それによるとN(D)はCHの結合に付加することがわかった。実験で得られた反応速度定数と遷移状態理論による速度定数の比較を行い、理論計算の結果の妥当性について論じた。

Viscosity of molten rare earth trichlorides

林 博和; 岡本 芳浩; 小川 徹; 佐藤 譲*; 山村 力*

Molten Salt Forum, 5-6, p.257 - 260, 1998/00

希土類塩化物融体の粘性率測定を行い、イオン半径と粘性率の関係について考察するとともに他の結果と比較した。希土類塩化物試料は無水塩化物試薬(純度99.9%)を減圧下で蒸留精製してから石英ガラス製フィルターで濾過して用いた。粘性率測定には懸垂液面型の透明石英ガラス製細管式粘性率測定装置を用いた。この装置は密封型であり、透明電気炉内に設置し液面を直接観察することによって流出時間を測定して動粘性率を求めた。既存の密度データを用いて粘性率を計算した。装置定数は25から60Cの蒸留水を用いて決定した。