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論文

Safety concept of the IFMIF/EVEDA lithium test loop

古川智弘; 近藤浩夫; 平川康; 加藤章一; 松下出*; 井田瑞穂; 中村和幸

Fusion Engineering and Design, 86(9-11), p.2433 - 2436, 2011/10

https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2010.12.037

被引用回数：11 パーセンタイル：64.09(Nuclear Science & Technology)

IFMIFリチウムターゲット系の工学実証データを取得するために、EVEDA活動の下でIFMIF/EVEDAリチウム試験ループの設計・製作が進められている。このループでは、2.5トンのリチウムを保有するが、リチウムは消防法に基づく危険物に指定されていることから、リチウム漏えいや種々の異常事象に対する設計対応が必要不可欠である。本発表では、本ループの詳細設計プロセスのもとで検討したリチウム試験ループの安全対策・思想について報告する。

報告書

Multi-dimensional numerical analyses for the IFMIF target jet flows

井田瑞穂*; 加藤義夫; 中村秀夫

JAERI-Research 98-022, 46 Pages, 1998/03

JAERI-Research-98-022.pdf:1.92MB

1995年2月に開始された国際核融合材料照射施設(IFMIF)設計活動の一環として、凹面壁に沿った液体リチウム(Li)ジェットの特性を、多次元熱流体解析コードFLOW-3Dで調べた。IFMIFは、低放射化、耐照射性核融合材料の試験、開発のため、Liターゲット内での重陽子-Li反応で、高エネルギ(約14MeV)の高中性子束照射場を供する。Liジェットは真空中を高速(≦20m/s)で流れ、重陽子ビームによる発熱(≦10MW)を除去する。絞りノズル出口付近の流れに関する流体解析により、流速分布の変遷を明確にした。凹面壁上ジェット内の静圧の影響を受けたノズル内圧力分布により、流れは表面付近では加速され、壁付近では減速された。その結果は水による模擬実験での測定値と一致した。さらに、ビーム照射領域端付近での3次元的対流による影響を、2次元計算で明確にした。自由表面での温度上昇は熱的不安定を起こさない程度に小であった。

論文

Experimental and analytical studies on high-speed plane jet along concave wall simulating IFMIF Li target flow

中村秀夫; 伊藤和宏*; 久木田豊*; 井田瑞穂*; 加藤義夫; 前川洋; 勝田博司

Journal of Nuclear Materials, 258-263, p.440 - 445, 1998/00

https://doi.org/10.1016/S0022-3115(98)00235-9

被引用回数：7 パーセンタイル：53.8(Materials Science, Multidisciplinary)

国際核融合材料照射施設(IFMIF)の概念設計活動(CDA)の一環として行った、高速の液体リチウム板状ジェットターゲット流の熱流動特性に関する、水での模擬実験と数値解析の結果をまとめた。実寸大に模擬したジェット流では、試験条件内(流速≦17m/s,長さ約130mm)で安定した流れが得られ、数値解析により、熱的安定性を確認した。最近の実験で行った詳細な流速分布の計測から、遠心力による静圧分布のため、ジェット流の厚さ方向に自由渦流れと同様の流速分布が形成させると共に、この流速分布の影響が上流の吹き出しノズル内にまで及んでいることがわかった。2次元の正方メッシュを用いた解析を行い、このようなノズル出口付近の流速分布変化を良く予測できることを確認した。

論文

国際核融合材料照射施設(IFMIF)の設計活動; 現状と今後の展望

勝田博司; 野田健治; 加藤義夫; 杉本昌義; 前川洋; 小西哲之; 中村秀夫; 井田瑞穂*; 大山幸夫; 實川資朗; et al.

日本原子力学会誌, 40(3), p.162 - 191, 1998/00

核融合炉材料の開発には、核融合炉条件下における中性子照射挙動を調べることが不可欠であるが、核融合炉条件を模擬できる高エネルギー中性子照射施設は現存しない。そこで、国際エネルギー機関(IEA)が日・米・欧・露の4極に呼びかけて、国際核融合材料照射施設(IFMIF)の検討が4極の共同で始められた。予備検討を経て、1995年に開始された概念設計活動が1997年に一応の区切りを迎えたので、この機会に、IFMIF設計活動の現状と今後の展望についてまとめ、紹介したものである。

論文

Fluid stability analysis for IFMIF target

井田瑞穂*; 加藤義夫; 中村秀夫; 竹内浩; D.Tirelli*; S.Cevolani*

Proc. of 2nd Int. Topical Meeting on Nuclear Applications of Accelerator Technology (AccApp'98), p.548 - 555, 1998/00

国際核融合材料照射施設(IFMIF)設計活動の一環として、凹壁面に沿った液体リチウム(Li)ターゲットジェット流の熱流体的安定性を調べた。IFMIFは核融合材料の試験・開発のため、ターゲットでの重陽子-Li反応で高エネルギー(約14MeV)の高中性子束照射場を供する。幅260mm、自由表面長350mm以上のLiジェットは真空中を高速(≦20m/s)で流れ、重陽子ビームによる発熱(≦10MW)を除去する。このジェット流に関し、2次元及び3次元解析を行った。ノズル出口付近でのジェット挙動:流体的安定性として、絞りノズル出口付近でのジェット流の過渡的挙動を2次元流体解析で調べた。ノズル内の圧力分布により自由表面側の流れが加速され、バックウォール側の流れが減速されることを示した。さらにノズル出口位置によりジェット厚さが制御されることを示した。3次元対流:熱流体的安定性として、激しい蒸発を起こさない程度に低くあるべき表面温度を正確に求めるため、対流が温度に及ぼす影響を解析した。実際のIFMIF条件では、対流による自由表面の温度上昇はターゲット流内での熱的不安定性を起こすには小さすぎることを示した。

論文

Design study of target system in IFMIF-CDE

加藤義夫; 中村秀夫; 井田瑞穂*; 竹内浩; S.Cevolani*; Martone, M.*; T.Hua*; D.Smith*; 勝田博司

Proc. of 2nd Int. Topical Meeting on Nuclear Applications of Accelerator Technology (AccApp'98), p.541 - 547, 1998/00

国際核融合照射試験施設-概念設計評価活動(IFMIF-CDE:1997-98)におけるターゲット系設計研究の成果を以下の3項目にまとめた。(1)ターゲット系レイアウトの最適化:コスト削減のためシステムの熱応力解析とともに進めたレイアウト最適化の結果、Liハザード対策のための循環Arガス体積の約37%の削減が可能となった。(2)水ループによるターゲットLiジェット流模擬実験:水実験結果からLiジェット流は設計仕様範囲(10-20m/s)で安定であり、内部速度分布は深さ方向にほぼ直線的に10%減少すること、液膜厚さは流速に依存せずほぼ一定(Max.25m)であることなどが予測できる。(3)コールドトラップによるトリチウム(T)除去法の解析:Swamping法を適用することにより、1次系中のTインベントリを約3g(0.65appm)に維持することが可能である。

報告書

Preliminary analyses of Li jet flows for the IFMIF target

井田瑞穂*; 加藤義夫; 中村秀夫; 前川洋

JAERI-Research 97-030, 45 Pages, 1997/03

JAERI-Research-97-030.pdf:1.42MB

1995年2月に開始された国際核融合材料照射施設(IFMIF)概念設計活動(CDA)の一環として、凹面壁に沿った液体リチウム(Li)ジェットの特性につき、多次元数値解析コードFLOW-3Dを用いて調べた。IFMIFは低放射化、耐照射性核融合材料の試験、開発のために、Liターゲット内での重陽子-Li反応により高エネルギー(約14MeV)で高中性子束の照射場を供する。Liジェットは真空中を高速(≦20m/s)で流れ、強力重陽子ビームの熱(≦10MW)を除去する。IFMIF-CDAにて提案された条件下でのターゲットジェット流に関して2次元の熱流体解析を行い、流れが安定な状態で、自由表面での激しい蒸発やジェット内最高温度位置での気泡生成を避けるために十分な温度余裕が有ることを示した。

論文

Thermal and fluid analysis for the IFMIF lithium target jet flow

井田瑞穂*; 中村秀夫; 伊東章雄*; 加藤義夫; 前川洋

Eighth Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics (NURETH-8), 3, p.1276 - 1283, 1997/00

国際核融合材料照射施設(IFMIF)では、凹面壁に沿って真空中を高速で流れ自由表面を有するリチウム(Li)ジェットターゲット中で、14MeVの中性子を発生させる。ターゲットジェットは強力重陽子ビームを受けるが、ジェット内での気泡生成やジェットの自由表面での激しい蒸発を起こさないようにしなければならない。そこで、バックウォール形状やジェット平均流速に影響を受けるであろう温度分布と流れの状態を評価するために、2次元の熱流体解析を実施した。計算された温度分布により、バックウォール半径とジェット平均流速の種々の組み合わせに対し、気泡生成や激しい蒸発を避けるために十分な温度余裕が有ることを示した。境界層のジェット厚への影響も検討した。

論文

Water experiment of high-speed, free-surface, plane jet along concave wall

中村秀夫; 伊藤和宏*; 久木田豊*; 井田瑞穂*; 加藤義夫; 前川洋

Eighth Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics (NURETH-8), 3, p.1268 - 1275, 1997/00

IFMIF装置の液体リチウムターゲットを水流で模擬し、その凹面壁を流下する高速の板状噴流の安定性を、約17m/s以下の流速で調べた。今回新たに採用した直列2段の2次元レデューサノズルは、内壁で剥離を生ずること無く、安定で均一な流速分布の噴流を生成した。噴流の表面には長さに沿って2次元、3次元の界面波が生じたが、全長130mmに渡り、大きさの変化は小さかった。噴流内の流速分布は、ノズル出口付近で自由渦の流速分布(半径に反比例)に変化し、この結果噴流の厚さが増加した。1次元運動方程式を用いた厚さ予測は、この変化を考慮に入れることで実験結果を良く予測した。

論文

Conceptual design study of IFMIF target system

加藤義夫; 中村秀夫; 井田瑞穂*; 前川洋; 勝田博司; T.Hua*; S.Cevolani*

Eighth Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics (NURETH-8), 3, p.1260 - 1267, 1997/00

IFMIF-CDA(国際核融合材料照射施設-概念設計活動:1995.2~1997.2)におけるターゲット系概念設計の概要をターゲット部の熱流体特性に重点を置いて述べた。線型加速器から入射する重陽子ビームは最大40MeV,250mAであり、ターゲットLi中でd-Li反応により14MeV中性子を発生させる。ビームエネルギーはLi中で大部分熱に変換されるため、流体Liターゲットの流速は最高20m/sで、最大10MWの除熱を行う。なおビーム照射領域は縦5cm幅20cmの矩形で熱負荷は最大約0.1MW/cm $^{2}$ となる。自由表面の安定化と内部沸騰の防止を行い、安定な中性子場を提供するために、Liジェット流を曲率半径2.5cmのバックウォールにそわせて流す。このバックウォールは約50dpa/fpy以上の中性子照射損傷を受けると予想されるため、交換可能バックウォールの構造検討を行った。

口頭

HF/HNO $_{3}$ 系におけるDbの陰イオン交換挙動

加藤瑞穂*; 安達サディア*; 豊嶋厚史*; 塚田和明; 浅井雅人; 羽場宏光*; 横北卓也*; 小森有希子*; 重河雄大*; 末木啓介*

no journal, ,

これまで、超アクチノイド元素である105番元素Dbのフッ化物錯体に関し、HF系及びHF/HNO $_{3}$ 系における陰イオン交換樹脂への吸着挙動が調べられてきた。Dbの分配係数(Kd)は、同族元素であるNb, Ta及び擬同族元素のPaと比較してTaNbDbPaという順列であることが示されたが、その化学種までは分かっていない。最近、我々の研究グループではHF/HNO $_{3}$ 溶液系においてHF濃度の増加に伴うNbのKd値の急激な増加、化学種の変化を確認した。本研究では、Dbフッ化物錯体の化学種決定に向け、HF/1.0M HNO $_{3}$ 水溶液中での $^{rm 88g}$ Nb, $^{171}$ Ta及び $^{262}$ Dbのオンライン陰イオン交換実験を行ったので報告する。

発表形式

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